碳納米管（CNTs）作為使用移動探頭的巨大潛力 。 “nanopipes”，他們可用於運輸液體或從細胞和解決方案或藥物直接注入到單個細胞和單個細胞內的細胞器。 此外，誘導滲透後，細胞損傷小，因為小直徑的碳納米管。 已經裝滿了水，碳nanopipes（建築噪音許可證 ） [1] ，液晶 [2] ，熒光燈 [3] ，和磁性納米粒子 [4] 表明它們可以用於運輸的體液和細胞的不同類型 。 通過這些細胞內的探針能夠感知，細胞內的化學相互作用的信息可能被發現 。 表面增強拉曼光譜（SERS）有這個能力。 製作SERS的積極納米粒子的功能化碳納米管的SERS活性，造成極其敏感的細胞成分的研究和鑑定的可能性。 此外，碳納米管可以應用到納流控設備，在那裡他們可以作為一個儲液罐與細胞之間的互聯，同時提供和提取液體。 可以在原位研究細胞的流體的影響。 表面增強拉曼光譜技術可以用來增強拉曼信號高達因素，10月14日 [5] 。它主要有兩個目的，第一，加強相對較弱的拉曼信號，這使得它很難詳細的化學成分研究許多複雜的標本，第二，從表面複合材料（單層）的信息。 在表面增強拉曼光譜，橫向分辨率的衍射極限，而是由當地領域空間限制的決定 [6] 。 此跟踪分析能力是生物學研究中最有趣的，允許在納米尺度的分子鑑定。 這一點尤其重要，因為生物相關的分子往往是極少量的特性。 拉曼增強，電磁和化學的主要有兩個機制 [7-10] 。 電磁增強有關納米金屬結構的表面等離子體激發，而化學增強涉及金屬和分析樣品之間的電荷轉移複合物 。 通常的方法是創造必要的SERS增強為粗糙或圖案的金屬板，或球形納米粒子。 然而，這些利用“熱點”，創造了顯著的增強所需的因素 。 初步結果表明，在碳納米管的牆壁上嵌入式的球狀納米粒子產生弱，但觀察到的信號[ 11]。 它已被證明，方位的納米粒子給的SERS比膠體納米粒子的強度高得多[12]由於四極[13]和梯度場的影響[14]，所以在這項研究中使用。 這些可以放鬆的選擇規則，並導致通常禁止的拉曼線的外觀，解釋的SERS光譜中觀察到的一些變化。 方位的納米粒子可以單獨創建這些熱點，刪除需要精確控制聚集[15]。 結果與討論 創建和測試兩種的納米探針。 首先，連接內nanotriangles建築噪音許可證，允許管道內的相互作用的研究 。 暫停乙醇和解決nanotriangles的CNPs準備，使三角形內的許可證傳播。使用前，這種懸掛的液滴放置到一個矽晶片，並讓其徹底乾燥 。 與透射電子顯微鏡（TEM）的CNPs表面上觀察，雖然沒有三角形的CNPs輕輕DI水沖洗，去除表面上的任何三角形。 使用掃描電子顯微鏡（SEM）掃描金顆粒，它沒有出現在管外背散射電子成像技術觀察碳納米管 。 水分蒸發後，甘氨酸溶液沉積到許可證。 由於直徑大的建築噪音許可證，個別管清晰可見。 其次，窄的多壁碳納米管化學與三角形Bingel反應外 [16] 。 Bingel反應[2 +1] 環加成反應 的 一個例子。 在這個過程中的主要步驟是： 首先，碳納米管被固定在表面上，並延長攪拌transesterified超過2（甲硫基）ethanolfollowed廣泛用乙醚洗滌，形成[（COOCH 2 CH 2 SME）2 C <單壁碳納米管。 然後，利用黃金的硫具有約束力的互動環丙烷組“標籤”用黃金納米粒子 。 沒有Bingel反應混合樣品沒有表現出三角形的碳納米管的附件 。 同樣的，附加的三角形的碳納米管在矽片上沉積和DI水輕輕洗 。 甘氨酸蒸發後，沉積到碳納米管。 拉曼光譜採取小群的碳納米管，包含的工具用於設置可見少數。 任何多餘的甘氨酸在拉曼光譜測量的納米管周圍剩餘的，不影響的結果。 甘氨酸的濃度太低，要由傳統的拉曼光譜觀察，使得它只能觀察到時，只有裡面的碳納米管或建築噪音許可證的 nanotriangles接觸。 所有甘氨酸的光譜，而濕，以防止在乾燥過程中的管表面形成的晶體 。  圖1。 納米管探針顯微鏡。 （一）nanopipe內一個三角形和球形顆粒的TEM照片 。 （二）掃描電鏡圖像的一個三角形和一個六角形的粒子附著到碳納米管Bingel反應 。 （c）一個三角形內一個nanopipe SEM圖像透明的高電壓（25千伏）。 （D）（C）4千伏的加速電壓，（三）區域沒有顯示，也就是說，三角形是位於管內，在一個相同nanopipe的 SEM圖像。 用於取得的SERS碳納米管被帶到掃描電鏡，觀察，呈現出碳納米管內的三角形 。 4千伏的加速電壓，無顆粒，但提高到25千伏時，管牆壁變得透明，使觀察三角形，如圖1所示。 這兩種方法的通訊拉曼光譜如圖2所示 。 甘氨酸峰可見在這兩種情況下是相同的，並符合以往的文獻對甘氨酸的SERS。 也是可見的建築噪音許可證和碳納米管的拉曼光譜，周圍帶（1350 厘米-1），這是一個常見的碳材料（D峰）和1600厘米左右的帶-1相關的雙共振帶組成石墨的平面振動（G帶） 。 這些樂隊出現之間的碳納米管和建築噪音許可證不同，因為其合成的區別 [17] -碳納米管是石墨居多，而在建築噪音許可證無序的牆體結構 。  圖2。 通過使用納米管探針的拉曼光譜 。 （1）在裡面，（2）連接到外面的三角形碳納米管三角形，（3）沒有碳納米管目前，沒有任何信號，除了從Si的建築噪音許可證。 （一）小簇的碳納米管的形象，用獲得的 SERS。 （二）個人nanopipe使用獲得的SERS。 四甘氨酸額外峰出現在817 - 872（NH 2扭曲- CH 2捻），1048（CN舒展），1083（NH 3 + WAG）和1453（CH 2彎）厘米-1。梯度場和四極的影響，正如上面所討論的常規拉曼和SER光譜之間的差異可以解釋 。 表 一 頻率（cm - 1的）和常規拉曼光譜和甘氨酸的SERS帶的任務 。 | | 816秒，872瓦特 | 817 W，872小號 | NH 2捻+ CH 2捻 | 901小號 | 950瓦特 | | 消委會舒展 | 1033瓦特 | 1026瓦特 | 1048瓦特 | CN舒展 | 1131瓦特 | 1175小號 | 1083瓦特 | NH 3 + WAG | | 1229 W，第1273米 | | | 1328小號 | 1311瓦特 | | CH 2 WAG | | 1374瓦特 | | C - NH 3 +拉伸 | 1407小號 | | | 羧基SYM。伸展 | 1438米 | 1437瓦特 | 1453年中號 | CH 2彎曲 | 1513瓦特 | 1527小號 | | NH 3 + SYM。 DEF。 | | | 1590瓦特 | | 羧基不對稱。伸展 | 第1612中號 | | | NH 3 +不對稱。 DEF。 |
竇等。表明，甘氨酸與黃金納米粒子的相互作用通過氨基 [18] 因此更受電漿子產生的電場 。 甘氨酸金膠體溶液中的表面增強拉曼光譜比較這些結果顯示了一個約5-10 厘米 -1甘氨酸峰的升檔。 此外，觀察到的SERS峰以及符合Kumar等人的從頭計算 [19] 。 增強似乎要小，但清晰可辨，正從一個單一的管內幾個甘氨酸分子的信號 。 雖然拉曼峰的強度相對較低，它以前曾表明，附近的SERS活性金屬碳的存在可以減少幾百因素的SERS信號強度 [20] 。 雖然碳納米管的SERS研究已經碳納米管和建築噪音許可證的拉曼光譜的比較表明，沒有提示缺少的SERS效應的變化。 為了讓更多的定量估算的拉曼增強增強因子（EF）計算，根據 [21] 。 EF =我的SERS ñ RR /（RR n的表面增強拉曼光譜 ） （公式1） 其中N RR和ñ 的SERS探測分子的數量由常規拉曼光譜和SERS，分別和我RR和我的 SERS相應的強度 。 要計算增強因子，它是通過兩種方法估計的卷探測的關鍵 。 在常規拉曼光譜的情況下，我們假設該卷探討是 一個 缸 5 M M 2'（ 由50％“ 的目標 在 50米以下 的光圈的 焦 模式） ，15.7“10卷-15 L。因此，甘氨酸濃度2.7米〜2“ 在這卷10分子，給予30 CPS拉曼強度。 在SERS的情況下，信號來自於最大的三角形內CNP的。 因為該許可證的直徑約300納米，能夠進入管是300海裡的邊緣長度的最大規模的三角形。 假設，從三角形的電場不延長距離高於35納米 [22] ，分析的體積可以被視為一個三角棱鏡在各個方向延伸35納米左右的nanotriangle 。 這卷的8x10的-19 L。 然後，在1毫米或10 -3 M甘氨酸濃度，〜480分子探討在本卷中，從而產生200的SERS強度 。 從這些參數，我們得到的EF =（200“2.5”10 10）/（30'480）» 4“10月8日 。 由於所使用的方法，這是難以控制的粒子進入或連接到碳納米管的確切數額 。 SEM和TEM觀察，建築噪音許可證包含至多一個三角形粒子。 Bingel接收碳納米管往往含有顆粒，其中一些是三角集群 。 當然，較高濃度的三角形會更有效信號增強。 今後的工作將涉及更複雜的方法，更特別重視三角顆粒的內部或外部表面的碳納米管 。 結論 碳納米管的功能化和表面增強拉曼光譜探針nanopipes已經實現 。 SERS研究已經取得了使用兩種類型的納米管和附件，以相同的結果。 這些偉大的通用性和靈活性，在生物應用的跟踪檢測 。 此外，建築噪音許可證允許液體流動和交互內，可用於原位研究 。 管內，可進行化學實驗的SERS觀察到的反應產物。 結合現有的這些SERS活性碳納米管的納米探測技術，可以使細胞與單分子靈敏度的研究。 材料與方法 合成香茅方法用於SERS活性金nanotriangles [23] 。 首先，5克細切洗淨曬乾的香茅葉放入沸騰的DI水20ML 5分鐘，以創建葉提取物。 黃金合成為1mm水HAuCl 4香茅在室溫下提取不同數額的解決方案，混合10毫升，攪拌過夜 。 一種氨基酸，甘氨酸，表面增強拉曼光譜測試樣品的使用，因為它是簡單的，已詳細研究 [18，24，25] 是一個有用的先導，以更複雜的生物樣品 。 甘氨酸是用於自Sigma公司合作，沒有收到進一步淨化 。 使用前的最後濃度為1毫米，10毫米NaCl和HCl的，以促進聚合。 濃度選擇，因為它是太低，在所有與使用（一矽晶片上的液滴）配置標準的拉曼光譜檢測。 合成化學氣相澱積（CVD）的一個noncatalytic使用商業氧化鋁膜為多孔模板（濾紙Anodisc ®），標稱孔徑的方法為：300 nm ± 10％，厚度：60米米的建築噪音許可證 獲得獨立nanopipes後解散1M氫氧化鈉沸騰的解決方案中的氧化鋁模板 。 所產生nanopipes的直徑相當於在原膜毛孔的直徑和長度的，超聲波處理後， 一般是 10米米 合成後，建築噪音許可證無序的牆體結構 [26] 。 拉曼光譜被收購使用背散射幾何中的一個Renishaw的顯微拉曼光譜儀（1200 L / mm光柵） 1000/2000。 激發源是一個激光二極管（785納米），專注（50X目標）的約2微米的光斑大小 。 使用Renishaw測線2.0軟件的光譜進行了分析。 從每一類型的多個碳納米管的拉曼光譜和這裡所顯示的結果是所有研究的代表 。 蔡司超50VP用於獲取掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。 致謝 謝謝你到D Breger經營的掃描電鏡，四Mattia合成和編制的CNPs和操作的TEM圖。 1A和G Korneva執行Bingel碳納米管接收根據文獻。 [16]，並為合成球形金golloid。 筆者也承認 阿科瑪 ， 法國 供應多層碳納米管。在賓夕法尼亞大學區域納米技術設施進行了透射電子顯微鏡研究。答：Sabur是由NDSEG獎學金和院長的獎學金支持 。 拉曼光譜儀和掃描電子顯微鏡進行集中的材料表徵基金 ， 德雷克塞爾 大學 。 |