ランダムに分散した金ナノ構造におけるUV照射誘起SERSエンハンスメント

UV Irradiation-Induced SERS Enhancement in Randomly Distributed Au Nanostructures.

• Dong-Jin Lee
• Dae Yu Kim

抄録

現在、表面増強ラマン散乱（SERS）センサーのために使用されているプラットフォームは、一般的に、より高いラマン信号を提供するために、プラズモニックホットスポットの濃縮のために金属ナノ構造を使用しているが、この手順は、分析対象物と表面の親和性のためにまだ困難であると考えられている。本研究では、分析対象物と金属表面との相互作用を増幅するUV照射誘起SERSエンハンスメントを報告する。紫外光は、表面の不純物を除去することでSERS信号を向上させ、負電荷を帯びた酸素種を金表面に生成させ、分析対象物の表面親和性を向上させるという重要な役割を果たす可能性がある。このシナリオを評価するために、スパッタリングされたAu薄膜を用いて熱アニールを行い、ランダムに分布するAuナノ構造を作製した。次に、中心波長254nmの紫外光を60分間照射した。その後、代表的なラマンプローブ材料としてローダミン6G分子を用いて、Auナノ構造体のSERS効率を評価した。その結果、UV 処理後の Au ナノ構造のラマン信号は、UV 処理を行わなかった場合と比較して、最大で約 68.7%増強されていた。本研究で提案した手法は、様々なプラズモニックプラットフォームを用いたSERSエンハンスメントへの応用が期待されます。

Currently used platforms for surface-enhanced Raman scattering (SERS) sensors generally employ metallic nanostructures for enrichment of the plasmonic hotspots in order to provide higher Raman signals, but this procedure is still considered challenging for analyte-surface affinity. This study reports a UV irradiation-induced SERS enhancement that amplifies the interactions between the analytes and metallic surfaces. The UV light can play critical roles in the surface cleaning to improve the SERS signal by removing the impurities from the surfaces and the formation of the negatively charged adsorbed oxygen species on the Au surfaces to enhance the analyte-surface affinity. To evaluate this scenario, we prepared randomly distributed Au nanostructures via thermal annealing with a sputtered Au thin film. The UV light of central wavelength 254 nm was then irradiated on the Au nanostructures for 60 min. The SERS efficiency of the Au nanostructures was subsequently evaluated using rhodamine 6G molecules as the representative Raman probe material. The Raman signal of the Au nanostructures after UV treatment was enhanced by up to approximately 68.7% compared to that of those that did not receive the UV treatment. We expect that the proposed method has the potential to be applied to SERS enhancement with various plasmonic platforms.