$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Come prova di concetto, DSNB è stato scelto come molecola dell'analita e rivestito sulla superficie degli AgNP. Gli spettri tipici di DSNB potenziati dall'assemblaggio plasmonico AgNP e dall'AgNP disperso sono mostrati nella Figura 6. Senza il laser trapping, gli AgNP dispersi nella camera del campione hanno generato uno spettro nero (Figura 6A) dopo l'eccitazione da parte del laser sonda Raman. Un segnale SERS debole e ampio è stato osservato a circa 1380-1450 cm-1, il picco caratteristico del DSNB dal suo tratto simmetrico NO2, che è coerente con i rapporti di letteratura35,36. Poiché gli AgNP dispersi erano sotto moto browniano, le giunzioni interparticellari erano grandi e instabili, come illustrato nella Figura 6C. Pertanto, l'amplificazione del segnale SERS di DSNB era bassa per gli AgNP dispersi.
Gli AgNP vengono raccolti per formare un assemblaggio plasmonico AgNP quando il laser di cattura è acceso. Aumentando la potenza e prolungando il tempo di irradiazione del laser di cattura potrebbe attirare più AgNP e generare una macchia scura, come mostrato nella Figura 6B. Qui, abbiamo applicato una potenza laser di intrappolamento di 700 mM e un tempo di irradiazione di 20 s per creare un assemblaggio plasmonico AgNP in una soluzione AgNP rivestita DSNB da 0,05 nM in un luogo e in un momento designati. Lo spettro SERS di DSNB è stato ottenuto nella regione dell'assemblaggio plasmonico AgNP (Figura 6A, rosso). La forte banda Raman a 930 cm-1 è assegnata alla vibrazione nitro scissoring, e le grandi bande a 1078 cm-1, 1152 cm-1 e 1191 cm-1 corrispondono probabilmente al tratto succinimidyl N-C-O sovrapposto ai modi dell'anello aromatico di DSNB 35,37. Le bande caratteristiche a 1385 cm-1 e 1444 cm-1 derivano dal tratto nitro simmetrico di DSNB e sono significativamente migliorate e leggermente spostate a causa della reazione con la superficie di AgNP35,37. Sulla base delle impronte digitali SERS precedentemente riportate di DSNB35,36,37, la banda a 1579 cm-1 è stata assegnata alla modalità dell'anello aromatico di DSNB. Le intensità complessive di DSNB nell'assemblaggio plasmonico di AgNP erano superiori a quelle dell'AgNP disperso. Considerando l'intensità del picco caratteristico a 1444 cm-1, l'assemblaggio plasmonico AgNP può fornire un miglioramento di circa 50 volte del segnale SERS di DSNB rispetto a quello dell'AgNP disperso. Come mostrato in Figura 7, gli spettri SERS di DSNB sono stati registrati ripetutamente (20 volte) per l'assemblaggio AgNP nell'esperimento, dimostrando caratteristiche vibrazionali identiche. Le intensità dei picchi caratteristici del DSNB a 1152 cm−1, 1444 cm−1 e 1579 cm−1 in questi 20 spettri SERS sono state tracciate come istogrammi con deviazioni standard relative (RSD) rispettivamente del 6,88%, 6,59% e 5,48%. Ciò ha ulteriormente verificato la riproducibilità e la stabilità. Pertanto, questo approccio è affidabile per la manipolazione di nanoparticelle plasmoniche e il rilevamento SERS di molecole di analita in soluzione.

Figura 1: Rappresentazione schematica della piattaforma spettroscopica Raman accoppiata a pinzette ottiche. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Preparazione di AgNP per la misura SERS. (A) Immagine SEM di AgNP. (B) Distribuzione dimensionale di AgNP mediante DLS. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Interazione tra AgNP e DSNB. (A) Schema del rivestimento di DSNB sulla superficie di AgNP. (B) Spettri UV-visibili di AgNP e AgNP-DSNB. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Schema della preparazione della camera di campionamento. (A) Processo di preparazione della camera di campionamento. (B) Camera di campionamento preparata. Barra della scala = 1 cm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Sovrapposizione di posizione del laser Raman a 532 nm e del laser trapping a 1064 nm. (A) Posizione del laser Raman a 532 nm indicata da una macchia bianca. (B) Posizione del laser di cattura a 1064 nm indicata da un cerchio rosso. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 6: Spettri SERS tipici delle molecole analite potenziate dall'assemblaggio plasmonico AgNP. (A) Spettri SERS di DSNB all'assemblaggio plasmonico AgNP (rosso) e all'AgNP disperso (nero). (B) L'assemblaggio plasmonico AgNP quando il laser di cattura è acceso mostra una macchia scura sotto visualizzazione microscopica. (C) L'AgNP disperso quando il laser di cattura è spento. (D) Illustrazione del meccanismo di formazione dell'assemblaggio AgNP. (E) Intensità SERS dipendente dalla concentrazione in assenza del laser di cattura. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 7: Riproducibilità del segnale SERS di DSNB. (A) 20 spettri SERS di DSNB all'assemblaggio plasmonico AgNP registrati ripetutamente nell'esperimento. (B) Istogrammi delle intensità dei picchi caratteristici DSNB a 1152 cm-1 (RSD = 6,88%), 1444 cm-1 (RSD = 6,59%) e 1579 cm-1 (RSD = 5,48%). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 8: Assemblaggio AgNP generato secondo diversi parametri sperimentali. (A) Diversa potenza del laser di trappola; tempo di irradiazione 20 s e concentrazione di AgNP 0,05 nM. b) tempo di irradiazione diverso; potenza laser di cattura 700 mW e concentrazione AgNP 0,05 nM. (C) diversa concentrazione di AgNP; tempo di irradiazione 20 s e potenza laser di cattura 700 mW. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
Figura supplementare 1: Le immagini della telecamera al microscopio dell'assemblaggio di AgNP in serie temporali quando il laser di trappola è stato spento. Clicca qui per scaricare questo file.