A medida que la medicina y la farmacología investigan los procesos a nanoescala, se ha vuelto cada vez más importante identificar y caracterizar diferentes moléculas.
La espectroscopía Raman, una técnica que aprovecha la dispersión de la luz láser para identificar moléculas, tiene una capacidad limitada para detectar moléculas en muestras diluidas debido al bajo rendimiento de la señal.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Hyderabad, en India, ha mejorado la detección molecular a bajos niveles de concentración mediante la organización de nanopartículas en nanohilos para mejorar la espectroscopía Raman.
La espectroscopía Raman de superficie mejorada (SERS, por sus siglas en inglés) utiliza campos electromagnéticos para mejorar la dispersión de Raman y aumentar la sensibilidad en tintes estándar como R6G en más de mil millones de veces.
El equipo decoró nanocables de silicio alineados verticalmente con densidades variables de nanopartículas de plata, utilizando y mejorando la forma tridimensional de la estructura. Sus resultados, publicados en ‘Journal of Applied Physics’, muestran que su dispositivo fue capaz de mejorar las señales de Raman para la proteína citosina y el perclorato de amonio por un factor de 100.000.
«La belleza es que podemos mejorar la densidad de estos nanohilos usando química simple», afirma uno de los autores de la investigación, Soma Venugopal Rao. «Si tienes una gran densidad de nanohilos, puedes poner más nanopartículas de plata en el sustrato y aumentar la sensibilidad del sustrato», agrega este experto.
MEJORA DE LA SENSIBILIDAD
Aplicar las nanoestructuras necesarias a los dispositivos SERS sigue siendo un desafío para el campo. La construcción de estas estructuras en tres dimensiones con nanocables de silicio ha llamado la atención por su mayor área de superficie y rendimiento superior, pero los nanocables de silicio son todavía caros de producir.
En cambio, el equipo pudo encontrar una forma más económica de fabricar nanocables de silicona y utilizó una técnica llamada grabado sin electricidad para crear una amplia gama de nanohilos. Estos expertos «decoraron» estos cables con nanopartículas de plata con densidades variables y controladas, lo que incrementó el área superficial de los nanocables.
«La optimización de estas estructuras alineadas verticalmente tomó mucho tiempo al principio», relata Nageswara Rao, otro de los autores del artículo. «Aumentamos el área de superficie y para hacer esto necesitamos cambiar la relación de aspecto», agrega.
Después de optimizar su sistema para detectar colorante Rodamina en un nivel nanomolar, estos nuevos sustratos que construyó el equipo mejoró la sensibilidad Raman por un factor de 10.000 a 100.000.
Los sustratos detectaron concentraciones de citosina, un nucleótido encontrado en el ADN, y perclorato de amonio, una molécula con potencial para detectar explosivos, en concentraciones tan diluidas como 50 y 10 micromolares, respectivamente.
Los resultados le han dado al equipo razones para creer que pronto podría ser posible detectar compuestos en concentraciones en la escala de nanomolar o incluso picomolar, dice Nageswara Rao.
El trabajo del equipo ha abierto varias vías para futuras investigaciones, desde experimentar con diferentes nanopartículas como el oro, aumentar la nitidez de los nanohilos o probar estos dispositivos en varios tipos de moléculas.
