آشکارسازی گلوکز و فروکتوز با استفاده از طیف سنجی رامان و بسترهای پلاسمونیکی پوشش داده شده با نانوذرات طلا

گلوکز و فروکتوز در بسیاری از مواد غذایی یافت می شوند و شناسایی آن ها در مواد غذایی و در کشاورزی دارای اهمیت است تا به کنترل بیماری هایی مانند بیماری دیابت کمک شود. از طرفی طیف سنجی رامان به کمک سطوح فلزی زبر می تواند برای شناسایی مقادیر اندک مواد گوناگون به کار گرفته شود. با قرار گرفتن گونه های مختلف در نزدیکی سطح فلز و جذب فیزیکی آن ها روی سطح فلزی، به علت برهم کنش میان پلاسمون های سطحی فلز و ارتعاش های مولکولی گونه ها شدت سیگنال رامان افزایش می یابد که در این مقاله برای شناسایی گلوکز و فروکتوز از این روش استفاده شده است.

با استفاده از نمک طلا و عامل کاهنده تری سدیم سیترات دوآبه، نانوذرات طلا به روش ساده شیمیایی ساخته شدند و به روش قطره افشانی، زیرلایه های شیشه ای با نانوذرات طلا پوشش داده شدند تا بسترهای پلاسمونیکی ساخته شوند. در نهایت، با استفاده از این بسترهای پلاسمونیکی و طیف سنجی رامان، شدت رامان هر یک از ارتعاش های مولکولی گلوکز و فروکتوز بررسی شدند.

با مشاهده قله پلاسمونی ذرات ساخته شده در حدود 520 نانومتر و مشاهده ساختار FCC در مشخصه یابی XRD، ساخت نانوذرات طلا تایید شد. تصویر میکروسکوپ الکترونی از بسترهای پلاسمونیک نشان می دهد تعداد زیادی از ذرات اندازه بین 100 تا 400 نانومتر دارند هر چند ذرات کوچک تر تا اندازه حدود 5 نانومتر و ذرات بزرگ تر تا اندازه حدود  1000 نانومتر نیز ساخته شده اند. زبری بسترهای پلاسمونیکی که حاصل از یکنواخت نبودن پوشش طلا است، منجر به پراکندگی نور از جزایر مشاهده شده در تصویر میکروسکوپ الکترونی می شود. با حکاکی گلوکز یا فروکتوز روی بسترهای پلاسمونیکی، به دلیل تشدید پلاسمون های سطحی نانوذرات کوچک تر و پراکندگی نور از نانوذرات بزرگ تر طلا، ارتعاش های مولکولی گلوکز یا فروکتوز تقویت می شوند و شدت طیف SERS این دو در مقایسه با شدت طیف رامان آن ها افزایش می یابد.

استفاده از بسترهای پلاسمونیکی طلای ساخته شده در طیف سنجی رامان به دلیل تشدید پلاسمون های سطحی نانوذرات طلا و پراکندگی نور از ذرات طلای بزرگ تر، سیگنال رامان ارتعاش های مولکولی گلوکز و فروکتوز را تقویت می کنند. بنابراین، انتخاب مناسبی برای آشکارسازی غلظت های مختلف گلوکز و فروکتوز به حساب می آیند تا بیماری دیابت کنترل شود. با کاهش غلظت گلوکز و فروکتوز حکاکی شده روی بسترهای پلاسمونیک، سیگنال های SERS نیز به دلیل کاهش تعداد ارتعاش های مولکولی کاهش می یابند.

 
[1]Surface-enhanced Raman spectroscopy