Поделиться
В России создали новые материалы для спектроскопов, способные заменить серебро и золото
Российские ученые разработали новые материалы, которые позволят удешевить расходные материалы, необходимые для SERS-спектроскопов. Вместо серебра и золота ученые использовали структуры, состоящие из атомов переходных металлов и углерода.
Материал для спектроскопии на замену золоту
Группа российских исследователей из МФТИ, Объединенного института ядерных исследований, МГУ и НИЯУ МИФИ разработали материалы, способные заменить дорогостоящие наноструктуры из серебра или золота, используемые в работе SERS-спектроскопов, пишет ТАСС.
Наноструктурированные подложки из дорогостоящих металлов используют для усиления интенсивности колебательных спектров молекул по технологии SERS (поверхностно-усиленная спектроскопия). Им на замену исследователи разработали наноматериал на базе так называемых максенов, двумерных материалов, состоящих из атомов переходных металлов и углерода, а также часто включающие азот, фтор или кислород.
Схожие свойства
Подложки из благородных металлов эффективно усиливают сигналы, порождаемые сверхмалыми концентрациями изучаемых веществ, но быстро окисляются и обладают высокой стоимостью.
Наночастицы из максенов обладают некоторыми свойствами, которые делают их похожими на металлы, в том числе на золото и серебро, поэтому физики решили попробовать использовать их в качестве основы для расходных материалов для SERS-спектроскопов.
«Мы создаем "SERS-чернила" при помощи лазерной абляции, далее мы осаждаем их на поверхности при помощи различных методов печати, создавая, в частности, сенсоры малых молекул. Чтобы понять, насколько хорошо может работать подобный сенсор, мы вначале протестировали SERS-активность и стабильность исходных порошков», — пояснил старший научный сотрудник МФТИ Илья Завидовский.
Созданные SERS-сенсоры на базе максенов оказались лучше предыдущих наработок примерно на порядок. Опыты показали также, что в коммерчески доступных максенах присутствуют примеси в виде небольших включений алюминия, которые изменили свойства этих материалов в лучшую сторону.
Импортозамещение научного оборудования
В феврале 2024 г. МФТИ сообщал на своем сайте о выпуске прототипа первого российского спектрометра. Импорт таких приборов сейчас затруднен. В частности, под санкции попали рамановские спектрометры, которые используют для точной идентификации веществ в фармацевтике и криминалистике, транспортной и индустриальной безопасности, биомедицине, минералогии, электронной, химической и пищевой промышленностях.
Российский спектрометр, созданный из отечественных комплектующих и на отечественном ПО, по словам разработчиков, в полтора раза дешевле зарубежных аналогов, при этом его отличает широкий спектральный диапазон (чем он шире, тем больше веществ можно детектировать) и возможность реализации в различных форм-факторах под конкретные задачи.
Совместно со «Сколтехом» в МФТИ разработали также масс-спектрометр, который, как писал CNews в июле 2025 г., значительно компактнее и дешевле зарубежных при схожих аналитических характеристиках.
Прибор будет готов к серийному производству и продаже к сентябрю 2027 г. Его используют для определения массы и структуры молекул различных веществ. Без этого, например, невозможна качественная диагностика заболеваний, количественная оценка содержания важнейших для организма веществ, а также разработка новых лекарственных препаратов.
Поделиться
Короткая ссылка
