В Петербургском Политехе разработали датчики на основе серебра для обнаружения малого количества вещества и примесей
Специалисты Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали методику изготовления подложек для SERS-датчиков на основе наночастиц и поверхностных наноостровковых пленок серебра. Разработанные подложки могут использоваться как платформа для обнаружения химических, биологических и токсичных примесей в системах безопасности, экологического мониторинга, фармакологии, биологии и химии, например, для обнаружения пестицидов в пищевых продуктах.
SERS (поверхностно усиленное рамановское (комбинационное) рассеяние) — широко распространенный метод высокочувствительного анализа химического состава вещества и обнаружения биологических объектов. Усиление сигнала комбинационного рассеяния металлическими наночастицами связано с увеличением локального электрического поля световой волны вблизи металлических наноструктур, используемых в качестве подложек для SERS. Подложки должны демонстрировать однородность структур, высокую воспроизводимость, иметь длительный срок хранения, а также большую площадь SERS-активной области, и при этом – низкую себестоимость и возможность массового производства.
Исследователи лаборатории «Многофункциональные стеклообразные материалы» НЦМУ «Передовые цифровые технологии» СПбПУ разработали методику изготовления подложек для SERS-датчиков на основе наноостровковых пленок серебра, формируемых на поверхности стекла. Наночастицы растут в объеме стекла при термическом или лазерном нагреве образца, содержащего ионы серебра, и при выходе на поверхность образуют наноостровковую пленку. SERS-активность серебряных наноостровковых пленок была подтверждена при исследовании красителей (изомеры азобензола, родамин, пиридин); белков (бактериородопсин); аминокислот (аланин, серин, валин); антител/антигенов (нуклеопротеин коронавируса и моноклональные антитела).
Методика соответствует всем требованиям, предъявляемым к SERS-подложкам. Разработанные учеными НЦМУ СПбПУ структуры позволяют осуществлять идентификацию веществ в количестве вплоть до нескольких молекул за счет усиления рамановского сигнала от анализируемого вещества в миллион и более раз, они превосходят аналоги по размерам активной области и стабильности сигнала. Кроме того, полностью импортонезависимая уникальная технология исследователей Петербургского Политеха позволяет изготавливать SERS-подложки существенно (более, чем в 10 раз) дешевле, чем существующие сегодня на рынке аналоги.
Также ученые лаборатории «Многофункциональные стеклообразные материалы» провели исследование влияния атмосферы на морфологические и оптические характеристики серебряных наноостровковых пленок и нашли способ защиты островковых пленок от агрессивных сред. В частности, исследователи изучили два метода защиты подложек от воздействия внешней среды: 1) покрытие подложек биосовместимой полимерной пленкой, 2) использование стеклянной матрицы, в которой растут наночастицы, в качестве «естественной» защиты от внешних факторов.
Исследования показали, что полимерная пленка не является надежной защитой плазмонных наноструктур от деградации и, кроме того, снижает эффективность диагностики. Использование стеклянной матрицы, в которой растут наночастицы, в качестве естественной защиты от внешних факторов демонстрирует высокую стабильность – ни оптические, ни морфологические характеристики наночастиц не деградировали после длительного (восемь месяцев) хранения.
«Высокая стабильность наночастиц связана с уникальностью методики их формирования. Наночастицы покрыты тонким слоем стекла и, таким образом, защищены от окисления и сульфидизации. После удаления верхнего слоя стекла частицы могут быть использованы для усиления комбинационного рассеяния. При этом даже после длительного хранения образцов порядок усиления остается на уровне 105-106. Низкая подвижность/растворимость серебра в стекле препятствует агломерации/растворению наночастиц и, соответственно, изменения пространственного распределения наночастиц в стекле после длительного хранения не наблюдается», – объясняет кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НИЛ «Многофункциональные стеклообразные материалы» Екатерина Бабич.
В дальнейшем сотрудники лаборатории НЦМУ СПбПУ планируют исследование подложек для SERS-датчиков с наночастицами из сплава золота и серебра. «Мы предполагаем, что присутствие инертного металла (золота) повысит стабильность наночастиц, а варьирование режима изготовления позволит контролировать долю серебра в наночастицах и управлять спектральным положением поверхностного плазмонного резонанса – длины волны, на которой разрабатываемые подложки оказываются максимально эффективными для измерений SERS. К тому же, золото хорошо совместимо с биологическими клетками, что позволяет рассчитывать на высокую адгезию клеток к подложке и биосовместимость разрабатываемых структур», – комментирует дальнейшие планы заведующая «Многофункциональные стеклообразные материалы» НЦМУ СПбПУ Валентина Журихина.
Telegram 
Дзен 
VK Близкая галактика неожиданно оказалась «мини-версией» ранней Вселенной: ее центральная черная дыра внезапно перешла в длительный режим мощного радиоизлучения и запустила устойчивый джет. Он не ослабевает уже восемь лет. Обычно такие процессы связывают с молодыми, быстрорастущими черными дырами в ранней космологической эпохе.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Американские палеонтологи доказали, что предки современных наземных позвоночных развивались без переходной стадии водной личинки. Изучив окаменелости новорожденных животных из каменноугольного периода, ученые не зафиксировали у них наружных жабр и признаков метаморфоза. Выяснилось, что двухфазный жизненный цикл современных земноводных — это позднее эволюционное приобретение, а первые четвероногие вылуплялись из икры миниатюрными копиями взрослых особей.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно