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Como prueba de concepto, DSNB fue elegido como la molécula de analito y recubierto en la superficie de AgNPs. Los espectros SERS típicos de DSNB mejorados por el ensamblaje plasmónico de AgNP y AgNP disperso se muestran en la Figura 6. Sin el láser de captura, los AgNP dispersos en la cámara de muestra generaron un espectro negro (Figura 6A) tras la excitación por el láser de sonda Raman. Se observó una señal SERS débil y amplia a aproximadamente 1380-1450 cm-1, el pico característico de DSNB de su tramo simétrico NO2, que es consistente con los relatos de la literatura35,36. Dado que los AgNPs dispersos estaban bajo movimiento browniano, las uniones entre partículas eran grandes e inestables, como se ilustra en la Figura 6C. Por lo tanto, la amplificación de la señal SERS de DSNB fue baja para los AgNP dispersos.
Las AgNP se reúnen para formar un conjunto plasmónico de AgNP cuando el láser de captura está encendido. Aumentar la potencia y extender el tiempo de irradiación del láser de captura podría atraer más AgNPs y generar un punto oscuro, como se muestra en la Figura 6B. Aquí, aplicamos una potencia láser de atrapamiento de 700 mM y un tiempo de irradiación de 20 s para crear un ensamblaje plasmónico de AgNP en una solución AgNP recubierta con DSNB de 0.05 nM en un lugar y momento designados. El espectro SERS de DSNB se obtuvo en la región del ensamblaje plasmónico AgNP (Figura 6A, rojo). La fuerte banda Raman a 930 cm-1 se asigna a la vibración de tijera nitro, y las bandas grandes a 1078 cm-1, 1152 cm-1 y 1191 cm-1 probablemente corresponden al estiramiento de succinimidyl N-C-O que se superpone con los modos de anillo aromático de DSNB 35,37. Las bandas de características a 1385 cm-1 y 1444 cm-1 surgen del tramo nitro simétrico de DSNB y están significativamente mejoradas y ligeramente desplazadas debido a la reacción con la superficie de AgNP35,37. Sobre la base de las huellas dactilares SERS previamente informadas de DSNB35,36,37, la banda a 1579 cm-1 se asignó al modo de anillo aromático de DSNB. Las intensidades totales de DSNB en el ensamblaje plasmónico de AgNP fueron mayores que las del AgNP disperso. Teniendo en cuenta la intensidad del pico característico a 1444 cm-1, el conjunto plasmónico AgNP puede proporcionar una mejora de aproximadamente 50 veces de la señal SERS de DSNB en comparación con la de la AgNP dispersa. Como se muestra en la Figura 7, los espectros SERS de DSNB se registraron repetidamente (20 veces) para el ensamblaje AgNP en el experimento, demostrando características vibratorias idénticas. Las intensidades de los picos característicos de DSNB a 1152 cm−1, 1444 cm−1 y 1579 cm−1 a través de estos 20 espectros SERS se trazaron como histogramas con desviaciones estándar relativas (RSD) de 6.88%, 6.59% y 5.48%, respectivamente. Esto verificó aún más la reproducibilidad y estabilidad. Por lo tanto, este enfoque es confiable para manipular nanopartículas plasmónicas y la detección SERS de moléculas de analito en solución.

Figura 1: Representación esquemática de la plataforma espectroscópica Raman acoplada a pinzas ópticas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Preparación de AgNP para la medición de SERS. (A) Imagen SEM de AgNP. (B) Distribución por tamaño de AgNP por DLS. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Interacción de AgNP y DSNB. (A) Esquema del recubrimiento de DSNB en la superficie de AgNP. (B) espectros UV-visibles de AgNP y AgNP-DSNB. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Esquema de preparación de la cámara de muestra. (A) Proceso de preparación de la cámara de muestra. (B) Cámara de muestras preparada. Barra de escala = 1 cm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Superposición de posición del láser Raman de 532 nm y del láser de captura de 1064 nm. (A) Posición del láser Raman de 532 nm indicada por punto blanco. (B) Posición del láser de captura de 1064 nm indicada por un círculo rojo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Espectros SERS típicos de las moléculas de analito mejoradas por el ensamblaje plasmónico de AgNP. (A) Espectros SERS de DSNB en el ensamblaje plasmónico de AgNP (rojo) y el AgNP disperso (negro). (B) El ensamblaje plasmónico de AgNP cuando el láser de captura está encendido muestra un punto oscuro bajo visualización microscópica. (C) El AgNP disperso cuando el láser de captura está apagado. (D) Ilustración del mecanismo de formación del ensamblaje AgNP. (E) Intensidad SERS dependiente de la concentración en ausencia del láser de captura. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 7: Reproducibilidad de la señal SERS de DSNB. (A) 20 espectros SERS de DSNB en el ensamblaje plasmónico de AgNP registrados repetidamente en el experimento. (B) Histogramas de las intensidades de los picos característicos de DSNB a 1152 cm-1 (RSD = 6,88%), 1444 cm-1 (RSD = 6,59%) y 1579 cm-1 (RSD = 5,48%). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 8: Ensamblaje AgNP generado bajo diferentes parámetros experimentales. (A) Diferente potencia láser de captura; tiempo de irradiación 20 s y concentración de AgNP 0,05 nM. B) Diferentes tiempos de irradiación; Potencia láser de captura 700 mW y concentración de AgNP 0,05 nM. (C) Diferente concentración de AgNP; tiempo de irradiación 20 s y potencia láser de atrapamiento 700 mW. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura complementaria 1: Las imágenes de la cámara del microscopio del ensamblaje AgNP en series temporales cuando se apagó el láser de captura. Haga clic aquí para descargar este archivo.