Grafen i nanosrebro pomagają w wykrywaniu zanieczyszczeń w wodzie

Połączenie grafenu, nanosrebra i tlenku tytanu pozwala na wykrywanie zanieczyszczeń o niskim stężeniu w wodzie. Badanie w tym kierunku z użyciem powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii ramanowskiej SERS prowadzą naukowcy z Uniwersytetu Notre Dame w amerykańskim stanie Indiana.

Naukowcy przygotowali powłokę składającą się z półprzewodnika (tlenku tytanu TiO2), grafenu i nanocząstek metalu która odznacza się kilkoma zaletami – absorpcja związków organicznych na powierzchni grafenu zwiększa miejscowo stężenie zanieczyszczeń przyłączonych do nanocząstek srebra.

W świetle UV elektrony pochodzące z TiO2 są przechwytywane przez tlenek grafenu i transportowane dalej aby zredukować jony srebra do nanocząstek. Grafen – dwuwymiarowa postać węgla posiada bardzo dobre właściwości mechaniczne, wysoką odporność termiczną i przewodność elektryczną. Podczas gdy przewodność elektryczna warstw grafenu umieszczonych na różnych podłożach jest dobrze poznana okazuje się, że również w płaszczyźnie prostopadłej grafen przewodzi elektryczność.

Nowy materiał kompozytowy przetestowano umieszczając go w roztworze zawierającym porfirynę w nanomolowym stężeniu. Okazało się, że kiedy plazmonowy powierzchniowy rezonans nanocząstek srebra oddziałuje z porfiryną wtedy następuje wzmocnienie sygnału Ramana charakterystycznego dla porfiryny, dzięki czemu już przy małych stężeniach można wykryć tę stubstancję.

Naukowcy planują rozszerzyć zastosowanie kompozytu do analizy innych substancji organicznych znajdujących się w wodzie oraz zwiększenie progu wykrywalności poniżej nanomola.

(pj)