Ukrainian Journal of Physical Optics
2023 Volume 24, Issue 4
Centrifugation-based separation of triangular silver nanoplates from multi-shaped colloidal silver nanoparticles for fabrication of surface-enhanced Raman-scattering substrates
1Phetsahai A., 2Eiamchai P. , 1*Thamaphat K. and 1Limsuwan P.
1Green Synthesis and Application Laboratory, Applied Science and Engineering for Social Solution Research Unit, Department of Physics, Faculty of Science, King Mongkut's University of Technology Thonburi, Bangkok 10140, Thailand. e-mail: kheamrutai.tha@kmutt.ac.th 22 Opto-Electrochemical Sensing Research Team, National Electronics and Computer Technology Center (NECTEC), National Science and Technology Development Agency (NSTDA), Pathum Thani 12120, Thailand
Ukr. J. Phys. Opt.
Vol. 24
,
Issue 4 , pp. 04046 - 04059 (2023).
doi:10.3116/16091833/24/4/04046/2023
ABSTRACT
Keywords:
triangular silver nanoplates, centrifugation-based separation, surface-enhanced Raman scattering, photochemical synthesis
UDC:
535.375.5+546
- 1. Jones R R, Hooper D C, Zhang L, Wolverson D and Valev V K, 2019. Raman techniques: fundamentals and frontiers. Nanoscale Res. Lett. 14: 231. doi:10.1186/s11671-019-3039-2
- Pence I and Mahadevan-Jansen A, 2016. Clinical instrumentation and applications of Raman spectroscopy. Chem. Soc. Rev. 45: 1958-1979. doi:10.1039/C5CS00581G
- Yuan K, Jurado-Sánchez B and Escarpa A, 2022. Nanomaterials meet surface-enhanced Raman scattering towards enhanced clinical diagnosis: a review. J. Nanobiotechnol. 20: 537. doi:10.1186/s12951-022-01711-3
- Zhao L, Gu W, Zhang C, Shi X and Xian Y, 2016. In situ regulation nanoarchitecture of Au nanoparticles/reduced graphene oxide colloid for sensitive and selective SERS detection of lead ions. J. Colloid Interface Sci. 465: 279-285. doi:10.1016/j.jcis.2015.11.073
- Muehlethaler C, Leona M and Lombardi J R, 2016. Review of surface enhanced Raman scattering applications in forensic science. Analyt. Chem. 88: 152-169. doi:10.1021/acs.analchem.5b04131
- Petryayeva E and Krull U J, 2011. Localized surface plasmon resonance: nanostructures, bioassays and biosensing - a review. Anal. Chim. Acta. 706: 8-24. doi:10.1016/j.aca.2011.08.020
- Pustovit V N and Shahbazyan T V, 2005. Quantum-size effects in SERS from noble-metal nanoparticles. Microelectron. J. 36: 559-563. doi:10.1016/j.mejo.2005.02.069
- Cong S, Liu X, Jiang Y, Zhang W and Zhao Z, 2020. Surface enhanced Raman scattering revealed by interfacial charge-transfer transitions. Innovation (Camb). 1: 100051. doi:10.1016/j.xinn.2020.100051
- Chen T, Wang H, Chen G, Wang Y, Feng Y, Teo WS, Wu T and Chen H, 2010. Hotspot-induced transformation of surface-enhanced Raman scattering fingerprints. ACS Nano. 4: 3087-3094. doi:10.1021/nn100269v
- Krajczewski J, Joubert V and Kudelski A, 2014. Light-induced transformation of citrate stabilized silver nanoparticles: photochemical method of increase of SERS activity of silver colloids. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 456: 41-48. doi:10.1016/j.colsurfa.2014.05.005
- Puente C, Pineda Aguilar N, Gómez I and López I, 2023. Morphology effect of photoconverted silver nanoparticles on the performance of surface-enhanced Raman spectroscopy substrates. ACS Omega. 8: 12630-12635. doi:10.1021/acsomega.2c05958
- Le Ru E C and Etchegoin P G. Principles of Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Elsevier: Oxford, 2008. doi:10.1016/B978-0-444-52779-0.00005-2
- Zannotti M, Rossi A and Giovannetti R, 2020. SERS activity of silver nanosphere, triangular nanoplates, hexagonal nanoplates and quasi-spherical nanoparticles: effect of shape and morphology. Coatings. 10: 288. doi:10.3390/coatings10030288
- Estrada-Mendoza T A, Willett D and Chumanov G, 2020. Light absorption and scattering by silver/silver sulfide hybrid nanoparticles. J. Phys. Chem. C. 124: 27024-27031. doi:10.1021/acs.jpcc.0c08247
- Pastoriza-Santos I and Liz-Marzán L M, 2008. Colloidal silver nanoplates. State of the art and future challenges. J. Mater. Chem. 18: 1724-1737. doi:10.1039/b716538b
- Jana D, Mandal A and De G, 2012. High Raman enhancing shape-tunable ag nanoplates in alumina: a reliable and efficient SERS technique. ACS Appl. Mater Interfaces. 4: 3330-3334. doi:10.1021/am300781h
- Tiwari V S, Oleg T, Darbha G K, Hardy W, Singh J P and Ray P C, 2007. Non-resonance SERS effects of silver colloids with different shapes. Chem. Phys. Lett. 446: 77-82. doi:10.1016/j.cplett.2007.07.106
- Iravani S, Korbekandi H, Mirmohammadi S V and Zolfaghari B, 2014. Synthesis of silver nanoparticles: chemical, physical and biological methods. Res. Pharm. Sci. 9: 385-406.
- Tanimoto H, Ohmura S and Maeda Y, 2012. Size-selective formation of hexagonal silver nanoprisms in silver citrate solution by monochromatic-visible-light irradiation. J. Phys. Chem. C. 116: 15819-15825. doi:10.1021/jp304504c
- Tang B, Sun L, Li J, Zhang M and Wang X, 2015. Sunlight-driven synthesis of anisotropic silver nanoparticles. J. Chem. Eng. 260: 99-106. doi:10.1016/j.cej.2014.08.044
- Stamplecoskie K G and Scaiano J C, 2010. Light emitting diode irradiation can control the morphology and optical properties of silver nanoparticles. J. Amer. Chem. Soc. 132: 1825-1827. doi:10.1021/ja910010b
- Saade J and Araújo C B, 2014. Synthesis of silver nanoprisms: a photochemical approach using light emission diodes. Mater. Chem. Phys. 148: 1184-1193. doi:10.1016/j.matchemphys.2014.09.045
- Nhung N T H, Dat N T, Thi C M and Viet P V, 2020. Fast and simple synthesis of triangular silver nanoparticles under the assistance of light. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 594 (2020): 124659. doi:10.1016/j.colsurfa.2020.124659
- Xue B, Wang D, Zuo J, Kong X, Zhang Y, Liu X, Tu L, Chang Y, Li C, Wu F, Zeng Q, Zhao H, Zhao H and Zhang H, 2015. Towards high quality triangular silver nanoprisms: improved synthesis, six-tip based hot spots and ultra-high local surface plasmon resonance sensitivity. Nanoscale. 7: 8048-8057. doi:10.1039/C4NR06901C
- Millstone J E, Hurst S J, Métraux G S, Cutler J I and Mirkin C A, 2009. Colloidal gold and silver triangular nanoprisms. Small. 5: 646-6464. doi:10.1002/smll.200801480
- Haitao W, Xiaoqiang C, Weiming G, Xianliang Z, Hetong Z, Tianyu X and Weitao Z, 2016. Synthesis of silver nanoprisms and nanodecahedra for plasmonic modulating surface-enhanced Raman scattering. J. Nanosci. Nanotechnol. 16: 6829-6836. doi:10.1166/jnn.2016.11336
- Wang H, Cui X, Guan W, Zheng X, Zhao H, Wang Z, Wang Q, Xue T, Liu C, Singh DJ and Zheng W, 2014. Kinetic effects in the photomediated synthesis of silver nanodecahedra and nanoprisms: combined effect of wavelength and temperature. Nanoscale. 6: 7295-7302. doi:10.1039/C4NR01442A
- Swarnavalli G C J, Joseph V, Kannappan V and Roopsingh D, 2011. A simple approach to the synthesis of hexagonal-shaped silver nanoplates. J. Nanomater. 2011: 1-5. doi:10.1155/2011/825637
- Xue C, Métraux G S, Millstone J E and Mirkin C A, 2008. Mechanistic study of photomediated triangular silver nanoprism growth. J. Amer. Chem. Soc. 130: 8337-8344. doi:10.1021/ja8005258
- Stamplecoskie K G, Scaiano J C, Tiwari V S and Anis H, 2011. Optimal size of silver nanoparticles for surface-enhanced Raman spectroscopy. J. Phys. Chem. C. 115: 1403-1409. doi:10.1021/jp106666t
- Brioude A and Pileni M P, 2005. Silver nanodisks: optical properties study using the discrete dipole approximation method. J. Phys. Chem. B. 109: 23371-23377. doi:10.1021/jp055265k
- Bartlett T R, Sokolov S V, Plowman B J, Young N P and Compton R G, 2016. Tracking of photochemical Ostwald ripening of nanoparticles through voltammetric atom counting. Nanoscale. 8: 16075-16530. doi:10.1039/C6NR05740C
- Kelly K L, Coronado E, Zhao L L and Schatz G C, 2003. The optical properties of metal nanoparticles: the influence of size, shape, and dielectric environment. J. Phys. Chem. B. 107: 668-677. doi:10.1021/jp026731y
- Watanabe H, Hayazawa N, Inouye Y and Kawata S, 2005. DFT vibrational calculations of rhodamine 6G adsorbed on silver: analysis of tip-enhanced Raman spectroscopy. J. Phys. Chem. B. 109: 5012-5020. doi:10.1021/jp045771u
- Hildebrandt P and Stockburger M, 1984. Surface-enhanced resonance Raman spectroscopy of rhodamine 6G adsorbed on colloidal silver. J. Phys. Chem. 88: 5935-5944. doi:10.1021/j150668a038
- Zhong F, Wu Z, Guo J and Jia D, 2018. Porous silicon photonic crystals coated with Ag nanoparticles as efficient substrates for detecting trace explosives using SERS. Nanomater. 8: 872. doi:10.3390/nano8110872
- He X N, Gao Y, Mahjouri-Samani M, Black P N, Allen J, Mitchell M, Xiong W, Zhou Y S, Jiang L and Lu Y F, 2012. Surface-enhanced Raman spectroscopy using gold-coated horizontally aligned carbon nanotubes. Nanotechnol. 23: 205702. doi:10.1088/0957-4484/23/20/205702
-
Ми синтезували та розділили трикутні срібні нанопластини (ТСНП) із суміші колоїдних наночастинок срібла різних форм і розмірів із метою виготовлення підкладок для поверхнево-підсиленого комбінаційного розсіювання (ППКР). ТСНП успішно синтезовано за допомогою фото¬хімічного процесу за участю нанозерен Ag. Це підтверджено методом ультрафіолетової та видимої спектроскопії, а також даними трансмісійної електронної мікроскопії. Методи розділення на основі центрифугування використано для ізоляції ТСНП і мінімізації інших морфологій наночастинок, що забезпечило високу ефективність ППКР. Відокремлені ТСНП виявляють дуже високу чутливість, із межею виявлення, що складає 10–12 М для випадку молекул родаміну 6G. Лінійний зв’язок між концентрацією родаміну 6G та інтенсивністю раманівського піку демонструє значний потенціал нашої методики ППКР. Отже, наше дослідження поєднало успішний синтез і розділення ТСНП із демонстрацією їхньої ефективної ППКР. Останнє пропонує нові можливості для ультрачутливого виявлення слідів речовин. Ці результати сприятимуть розробці надійних вимірювань ППКР і прогресові в галузі методів зондування на основі наноматеріалів
Ключові слова: трикутні срібні нанопластини, розділення на основі центрифугування, поверхнево-підсилене комбінаційне розсіювання, фотохімічний синтез
© Ukrainian Journal of Physical Optics ©