Improving surface-enhanced Raman scattering by the implementation of pillararenes on silver nanoparticles

Abstract

Surface-enhanced Raman Scattering (SERS) spectroscopy is a highly sensitive and specific detection method. This technique is useful for sensing extremely small concentrations of analytes, that could be harmful for human health and food security. Therefore, it is of foremost importance to study methods that can enhance the sensing capabilities of SERS. This work presents an experimental and statistical analysis of optimal parameters for the synthesis of metallic nanoparticles, which are responsible for the enhancement of the Raman signal. After the parameter optimization, a layer of dimethoxy pillar[5]arene was deposited onto the Ag nanoparticles to study the selectivity of the technique. These are highly symmetric macrocycles that have the capacity to attract certain types of molecules into their central cavity. The layer of pillar[5]arenes was optimized for concentration and thickness, which allowed studying their capabilities to capture toxic analytes and detect them using SERS.

La espectroscopía de Raman aumentada por efectos de superficie (SERS por sus siglas en inglés) es un método de detección altamente sensitivo y especifico. Este resulta útil para detectar concentraciones extremadamente bajas de analitos, los cuales pueden ser dañinos para la salud humana y la seguridad alimentaria. Por lo tanto, es crucial estudiar maneras para mejorar las capacidades de la técnica. En este trabajo se presenta un análisis experimental y estadístico de parámetros óptimos para fabricar nanopartículas metálicas, las cuales son responsables del aumento en la señal de Raman. Luego de la optimización, se incorporó una capa de pilar[5]arenos para mejorar la selectividad de la técnica. Estos son macrociclos moleculares altamente simétricos que tienen la capacidad de atraer diferentes moléculas a su cavidad central. Se optimizó el grosor y la concentración de la capa de pilar[5]arenos, lo cual permitió estudiar sus capacidades para capturar analitos tóxicos y detectarlos mediante SERS.