In situ, fast and sensitive: Electrochemical SERS with screen-printed electrodes
Aplikace | | MetrohmInstrumentace
Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) umožňuje extrémně citlivou detekci stopových koncentrací látek kombinací Ramanovy spektroskopie a plasmonického zesílení na povrchu kovů. Tradiční substráty SERS vyžadují složité mikro/nanostruktury vzácných kovů, což vede k vysokým výrobním nákladům, omezené životnosti a omezené opakovatelnosti měření. Náhrada těžkopádných substrátů levnými, jednorázovými a snadno vyráběnými screen-printed elektrodami otevírá nové možnosti pro rychlé, in situ a přenosné analýzy.
Cílem Application Note bylo prokázat, že komerčně dostupné screen-printed kovové elektrody (AG, Au, Cu a Ag/Cu) mohou sloužit jako levné a jednorázové substráty pro in situ elektrochemickou SERS (EC-SERS). Studie ověřuje rychlou simultánní elektrochemickou aktivaci a citlivou detekci různých chemických látek v roztoku.
Metodika zahrnovala cyklickou voltametrii pro aktivaci elektrod v potenciálových rozmezích specifických pro daný kov:
Pro simultánní elektrochemii a Ramanovu spektroskopii byl nasazen přístroj SPELEC-RAMAN, který integruje:
Screen-printed elektrody vykázaly významné zesílení Ramanova signálu během elektrochemické aktivace. Všechny typy povrchů dokázaly detekovat analyty v nanomolárních koncentracích, přičemž Ag a Au substráty přinesly nejvyšší plasmonické enhancement faktory. Elektrochemická aktivace zároveň čistila a obnovovala povrch, což zvyšovalo reprodukovatelnost měření.
EC-SERS na screen-printed elektrodách nabízí:
Další rozvoj bude směřovat k optimalizaci složení kovových legur, tvorbě nanostruktur pro zvýšení citlivosti a rozšíření spektra detekovatelných látek. Integrace s mikrofluidikou a samostatnými analyzátory umožní vývoj modulárních platforem pro environmentální monitoring, biochemii a průmyslovou kontrolu kvality.
Studie potvrdila, že konvenční screen-printed kovové elektrody jsou efektivními, levnými a jednorázovými substráty pro EC-SERS. Díky jednoduché výrobě, rychlé aktivaci a významnému plasmonickému zesílení představují atraktivní alternativu ke klasickým SERS substrátům vhodnou pro široké praktické aplikace.
Metrohm AG. Application Note AN-RA-003 Electrochemical SERS with screen-printed electrodes.
RAMAN Spektrometrie
ZaměřeníMateriálová analýza
VýrobceMetrohm
Souhrn
Význam tématu
Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) umožňuje extrémně citlivou detekci stopových koncentrací látek kombinací Ramanovy spektroskopie a plasmonického zesílení na povrchu kovů. Tradiční substráty SERS vyžadují složité mikro/nanostruktury vzácných kovů, což vede k vysokým výrobním nákladům, omezené životnosti a omezené opakovatelnosti měření. Náhrada těžkopádných substrátů levnými, jednorázovými a snadno vyráběnými screen-printed elektrodami otevírá nové možnosti pro rychlé, in situ a přenosné analýzy.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem Application Note bylo prokázat, že komerčně dostupné screen-printed kovové elektrody (AG, Au, Cu a Ag/Cu) mohou sloužit jako levné a jednorázové substráty pro in situ elektrochemickou SERS (EC-SERS). Studie ověřuje rychlou simultánní elektrochemickou aktivaci a citlivou detekci různých chemických látek v roztoku.
Použitá metodika a instrumentace
Metodika zahrnovala cyklickou voltametrii pro aktivaci elektrod v potenciálových rozmezích specifických pro daný kov:
- Ag (C013): +0,3 V až –0,4 V
- Au (220BT): +0,6 V až +1,2 V až –0,2 V
- Cu (CU10): +0,15 V až –0,6 V
- Ag/Cu (SPCU10): +0,10 V až –0,4 V
Použitá instrumentace
Pro simultánní elektrochemii a Ramanovu spektroskopii byl nasazen přístroj SPELEC-RAMAN, který integruje:
- laserovou diodu 785 nm (Class 3B)
- bipotenciostat/galvanostat
- Ramanův spektrometr pokrývající posuny 0–2850 cm⁻¹
Hlavní výsledky a diskuse
Screen-printed elektrody vykázaly významné zesílení Ramanova signálu během elektrochemické aktivace. Všechny typy povrchů dokázaly detekovat analyty v nanomolárních koncentracích, přičemž Ag a Au substráty přinesly nejvyšší plasmonické enhancement faktory. Elektrochemická aktivace zároveň čistila a obnovovala povrch, což zvyšovalo reprodukovatelnost měření.
Přínosy a praktické využití metody
EC-SERS na screen-printed elektrodách nabízí:
- nízké výrobní náklady a jednorázové použití
- rychlou přípravu a simultánní elektrochemickou aktivaci
- vysokou citlivost umožňující detekci stopových koncentrací
- snadnou integraci do přenosných a automatizovaných analytických systémů
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj bude směřovat k optimalizaci složení kovových legur, tvorbě nanostruktur pro zvýšení citlivosti a rozšíření spektra detekovatelných látek. Integrace s mikrofluidikou a samostatnými analyzátory umožní vývoj modulárních platforem pro environmentální monitoring, biochemii a průmyslovou kontrolu kvality.
Závěr
Studie potvrdila, že konvenční screen-printed kovové elektrody jsou efektivními, levnými a jednorázovými substráty pro EC-SERS. Díky jednoduché výrobě, rychlé aktivaci a významnému plasmonickému zesílení představují atraktivní alternativu ke klasickým SERS substrátům vhodnou pro široké praktické aplikace.
Reference
Metrohm AG. Application Note AN-RA-003 Electrochemical SERS with screen-printed electrodes.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
The carbon battle characterization of screen-printed carbon electrodes with SPELEC RAMAN
|Metrohm|Aplikace
AN-RA-002 The carbon battle characterization of screen-printed carbon electrodes with SPELEC RAMAN Summary Carbon materials are a remarkable choice as electrode surfaces. They are not only costeffective and chemically inert, but also have a low background current and a wide…
Klíčová slova
carbon, carbonraman, ramanelectrode, electrodemetrohm, metrohmscreen, screenspelec, spelecprinted, printedsensors, sensorsbio, biospectroelectrochemical, spectroelectrochemicalwalled, walledelectrodes, electrodesmodified, modifiednanotubes, nanotubesdesigned
Enhancement of Raman intensity for the detection of fentanyl
2023|Metrohm|Aplikace
Application Note AN-RA-007 Enhancement of Raman intensity for the detection of fentanyl Easy EC-SERS protocol for the screening of fentanyl with screenprinted electrodes Fentanyl is a potent synthetic opioid drug used as an Identification and detection are imperative because analgesic…
Klíčová slova
raman, ramanspectroelectrochemical, spectroelectrochemicalspes, spesfentanyl, fentanylsers, serselectrochemical, electrochemicalscreen, screencell, cellspelecraman, spelecramanprinted, printeddropview, dropviewspelec, spelecelectrodes, electrodesdetection, detectionprobe
Easy detection of enzymes with the electrochemical-SERS effect
2023|Metrohm|Aplikace
Application Note AN-RA-008 Easy detection of enzymes with the electrochemical-SERS effect Activation of enhanced features of silver electrodes helps obtain characteristic Raman bands of biological molecules Raman spectroscopy is one of the most promising allowed the development of many sensing…
Klíčová slova
raman, ramansers, sersspectroelectrochemical, spectroelectrochemicalsilver, silverelectrodes, electrodespyrrole, pyrrolealdh, aldhspelec, spelecspectroelectrochemistry, spectroelectrochemistryactivation, activationelectrochemical, electrochemicalspes, spesdropview, dropviewcytochrome, cytochromeconventional
New strategies for obtaining the SERS effect in organic solvents
2023|Metrohm|Aplikace
AN-RA-006 New strategies for obtaining the SERS effect in organic solvents Enhancement of SERS features by electrochemical activation in nonaqueous media Summary The combination of electrochemistry (EC) and surface-enhanced Raman scattering (SERS) has received growing attention over the past several…
Klíčová slova
metrohm, metrohmraman, ramanspelec, spelecelectrochemical, electrochemicalmancozeb, mancozebelectrode, electrodesers, sersspelecraman, spelecramandropview, dropviewactivation, activationgold, goldsilver, silverelectrodes, electrodestetrabutylammonium, tetrabutylammoniumhexafluorophosphate