Construction of dense plasmonic hotspots on coarse Ag layer coated nylon fibers for ultrasensitive SERS sensing

材料科学 拉曼散射 罗丹明6G 银纳米粒子 拉曼光谱 等离子体子 纤维 胶体金 图层(电子) 纳米颗粒 纳米技术 检出限 光电子学 复合材料 光学 荧光 化学 物理 色谱法
作者
Fan Wu,Minghao Li,Tong Liu,Lin Cheng,Tongkai Gu,Wei Fan
出处
期刊:Textile Research Journal [SAGE Publishing]
卷期号:93 (3-4): 664-673 被引量:1
标识
DOI:10.1177/00405175221123065
摘要

Surface-enhanced Raman scattering is a powerful sensing tool effectively and rapidly to detect chemicals in environmental monitoring and food safety. Textile fiber-based surface-enhanced Raman scattering substrates have been fabricated to contribute to the practical applications of surface-enhanced Raman scattering sensing. Inspired by the metallic nanostructures with dense plasmonic hotspots which have excellent surface-enhanced Raman scattering activity, coarse silver layer coated nylon fibers are used in this study to combine with gold nanoparticles by a simple immersion method forming enriched plasmonic hotspots on textile fibers for ultrasensitive surface-enhanced Raman scattering detection. The fiber-based surface-enhanced Raman scattering substrate denoted as gold nanoparticle@silver layer coated nylon fiber shows a high sensitivity to rhodamine 6G with an excellent enhancement factor of 2.41 × 10 10 and a detection limit of 10 −14 M. The finite-difference time-domain simulations indicate that ultra-high sensitivity arises from the enhanced electric fields densely formed in the inter-particle and particle-film gap in the twisted gold nanoparticle@silver layer coated nylon fiber structure. In addition, the gold nanoparticle@silver layer coated nylon fiber substrate demonstrates outstanding surface-enhanced Raman scattering signal reproducibility (relative standard deviation 6.14%) as well as application flexibility. Through a simple swab procedure, gold nanoparticle@silver layer coated nylon fibers absorb rhodamine 6G molecules on apple and the detection limit can reach 10 −13 M. Our results allowed us to foresee the use of synthetic fibers enriched with plasmonic hotspots in ultrasensitive wearable sensors.
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