Optimally distributed Ag over SiO2 nanoparticles as colloidal SERS substrate

Anju, K. S.; Radhakrishnan, Gayathri; Subha, P.P.; Kumar, K. Rajeev; Jayaraj, M. K.

doi:10.1016/j.microc.2019.03.027

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“…Here, SPHS CC structures could have three key advantages as SERS substrates. First, the pores between spheres have low surface energy and can easily be filled by gold or silver nanoparticles, thereby increasing the number of hot spots. , Second, the curvature of the spherical particles can increase the distance between metal nanoparticles during the loading process, thereby avoiding the production of resonance through close proximity. − Third, the laser beam reflected by the PBG increases the signal feedback received by the detector, and thus a high Raman spectral resolution can be obtained. − The SEM image (Figure S4) shows that the sample has a periodically arrangement on the surface and in the cross section. The energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) mapping of the sample surface can be analyzed for the presence of a uniform distribution of Au.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Iridescent Colloidal Crystals Composed of SiO₂ Porous Hollow Sphere for SERS Application

et al. 2022

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In recent years, the application of low-refractiveindex materials in the optical field has attracted considerable attention due to it high transmittance and high optical sensitivity. In this study, we synthesized SiO 2 porous hollow spheres (SPHS) with an ultralow refractive index (n = 1.05) by using a templating method. Their refractive indices could be easily controlled from 1.05 to 1.08 by tuning the thickness of shell. In addition, a droplet coatings method is proposed for SPHS colloidal crystal (CC) by controlling the temperature and humidity. The SPHS CCs displayed distinct structural colors when the incident angle was adjusted and demonstrated high angular resolution. Moreover, the iridescent color changes could be observed with the naked eye. For surface-enhanced Raman scattering application, more analyte could be absorbed by the porous shells, and metal nanoparticles were coated on the SPHSs surface to increase the hot spot density for improving the SERS intensity.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Iridescent Colloidal Crystals Composed of SiO₂ Porous Hollow Sphere for SERS Application

et al. 2022

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“…The composite microspheres of oxide@metal play a significant role in SERS associated with the localized surface plasmon resonance ( LSPR ) of metal nanoparticles ( NPs ) [ 8 , 9 ], inducing a charge transfer effect at the oxide@metal interface [ 10 , 11 ]. Thus, many oxide-metal composites have been designed to improve the capabilities of SERS [ 12 , 13 , 14 ]. In recent years, SiO 2 has attracted increasing interest due to the advantages of easy preparation and modification, high stability and low light loss [ 15 , 16 , 17 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Revealing the Hemispherical Shielding Effect of SiO2@Ag Composite Nanospheres to Improve the Surface Enhanced Raman Scattering Performance

Wang

Liu

et al. 2021

Nanomaterials

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Many studies widely used SiO2@Ag composite nanospheres for surface enhanced Raman scattering (SERS), which mainly contributes to electromagnetic enhancement. In addition to experiments, previous simulations mostly adopted a two-dimensional model in SERS research, resulting in the three-dimensional information being folded and masked. In this paper, we adopted the three-dimensional model to simulate the electric field distribution of SiO2@Ag composite nanospheres. It is found that when the Ag nanoparticles are distributed densely on the surface of SiO2 nanospheres, light cannot pass through the upper hemisphere due to the local surface plasmon resonance (LSPR) of the Ag nanoparticles, resulting in the upper hemisphere shielding effect; and if there are no Ag nanoparticles distributed densely on the surface of SiO2 nanospheres, the strong LSPR cannot be formed, so the incident light will be guided downward through the whispering gallery mode of the spherical structure. At the same time, we designed relevant experiments to synthesize SiO2@Ag composite nanosphere as SERS substrate and used Rhodamine 6G as a probe molecule to study its SERS performance. This design achieved a significant SERS effect, and is very consistent with our simulation results.

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“…El uso de un catalizador base, como el hidróxido de amonio, se ha propuesto en algunos reportes para la síntesis de NPs Ag-SiO 2 mediante agitación ya que genera un ambiente alcalino capaz de acelerar la desprotonación de los hidroxilos [12]. A pesar de que existen muchos estudios sobre las NPs Ag-SiO 2 , la ruta de fabricación de estos sistemas generalmente suele ser complicada, utilizando una gran variedad de reactivos y métodos que involucran una gran infraestructura [2,3,20,21]. En este trabajo se utilizan NPs SiO 2 fabricadas por el método de Stöber decoradas con Ag NPs por dos métodos diferentes, fotodeposición y agitación, con el objetivo de hacer una comparación sistemática mediante técnicas espectroscópicas mucho más baratas como: absorción, espectroscopía Raman y mediciones SERS, para determinar el impacto que tiene el tiempo de fotodeposición, la concentración del nitrato de plata y el uso del hidróxido de amonio como catalizador en la fabricación de un sustrato SERS enfocado a la detección de rodamina 6G.…”

Section: Introductionunclassified

Estudio SERS de nanopartículas de Ag-SiO2 sintetizadas mediante fotodeposición y agitación

et al. 2021

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RESUMEN En este trabajo se presenta un estudio comparativo del decorado de nanopartículas de SiO2 (NPs SiO2) con NPs Ag mediante dos métodos diferentes: fotodeposición y agitación. NPs SiO2 fueron sintetizadas por el método de Stöber. En el proceso de fotodeposición de Ag se evaluaron tres tiempos de exposición (30, 60 y 90 min) a un láser con emisión en 532 nm y manteniendo la concentración del nitrato de plata (AgNO3) constante en 2.5 mM. En el método de agitación se estudiaron muestras sintetizadas con tres concentraciones de AgNO3 (5, 8 y 10 mM), además se estudió el efecto de utilizar hidróxido de amonio (NH4OH) como catalizador. Mediante espectroscopía UV-Vis se observaron bandas de absorción centrados entre 430 y 435 nm para los tres grupos de muestras (fotodeposición, agitación y agitación+catalizador), la intensidad de la banda de absorción fue mayor cuando se utilizó el catalizador evidenciando mayor concentración de NPs Ag. Mediante espectroscopía Raman se estudió el comportamiento del modo asociado al enlace Ag-O, se observó que las NPs SiO2 decoradas por fotodeposición presentaron mayor intensidad, evidenciando mejor distribución superficial que favorece los efectos plasmónicos. La evaluación final de NPs Ag-SiO2 se realizó con mediciones de espectroscopia Raman mejorada por la superficie (SERS del inglés: Surface-Enhanced Raman Spectroscopy), utilizando una solución de rodamina 6G (R6G) y considerando la intensidad del modo en 1365 cm-1 como parámetro de comparación, se observó que en muestras sintetizadas por fotodeposición la intensidad SERS creció conforme el tiempo de exposición aumentó y que presentan mayor intensidad que las nanopartículas decoradas por agitación, aun cuando la concentración del AgNO3 sea 4 veces menor. Con este estudio se demuestra que mediante la fotodeposición se obtienen NPs Ag con mejor distribución superficial, en tiempos cortos y con el uso de menos reactivos. Además, se identifica a la espectroscopía Raman (convencional y SERS) como una herramienta más barata, rápida y no destructiva, para estudiar sistemas coloidales de NPs Ag.

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Optimally distributed Ag over SiO2 nanoparticles as colloidal SERS substrate

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