In situ, fast and sensitive: Electrochemical SERS with screen-printed electrodes

Význam tématu

Surface‐enhanced Raman spectroscopy (SERS) umožňuje detekci stopových množství látek díky zesílení Ramanova signálu plazmonickými povrchy. Konvenční substráty tvořené nanostrukturami drahých kovů jsou však nákladné a jejich reaktivita zkracuje životnost. Hledání cenově dostupných a přitom vysoce výkonných alternativ je klíčové pro rozšíření nasazení této metody v praxi.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem příspěvku je ověřit, zda lze běžně dostupné screen-printed elektrody z kovů (stříbro, zlato, měď, slitina Ag/Cu) využít jako jednorázové a cenově efektivní SERS substráty v in situ elektrochemické SERS (EC-SERS) pro rychlou a citlivou detekci různých chemických látek.

Použitá metodika a instrumentace

• SPELEC-RAMAN – integrovaný přístroj spojující Ramanův spektrometr (785 nm, rozsah 0–2850 cm-1) s bipotenciostatem/galvanostatem.
• RAMANPROBE – reflektivní sonda optimalizovaná pro excitaci 785 nm.
• RAMANCELL – Teflonová buňka pro měření SERS se screen-printed elektrodami.
• Aktivace elektrod cyklickou voltametrií v potenciálových intervalech specifických pro každý kovový inkoust.

Hlavní výsledky a diskuse

Screen-printed elektrody prokázaly schopnost detekovat různé analyty v rozsahu od nanomolárních po mikromolární koncentrace. Příklady dosažených detekčních limitů:

• [Ru(bpy)3]2+ při 250 nM
• 4-Mercaptopyridin při 2 μM
• Rhodamin 6G při 20 μM
• Malachitová zelen při 15 nM
• Krystalová violeť při 2,5 μM
• Nicotinamid při 80 μM

Metoda vykázala dobrou reprodukovatelnost a citlivost u všech testovaných materiálů.

Přínosy a praktické využití metody

• Nízká cena a jednoduchá výroba jednorázových elektrod.
• Rychlá in situ detekce bez potřeby složitých nanostruktur.
• Vhodnost pro hromadnou výrobu a nasazení v terénu či v polních podmínkách.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s přenosnými a automatizovanými systémy pro on-site analýzu.
• Rozšíření detekčního spektra, včetně biologických a environmentálních vzorků.
• Optimalizace složení inkoustů a tisku pro zlepšení plazmonických vlastností substrátů.

Závěr

Jednorázové screen-printed kovové elektrody představují slibnou a ekonomickou alternativu k tradičním SERS substrátům. Díky jednoduché výrobě, nízkým nákladům a vysoké citlivosti nabízí perspektivu pro široké nasazení v analytické chemii.

Reference

Žádné specifické literární citace nebyly uvedeny.