Surface-Enhanced Raman Scattering to Detect and identify trace amounts of chemical, biological, and explosive warfare agents

Ytförstärkt Ramanspektroskopi (SERS: surface-enhanced Raman spectroscopy) som metod för detektion och identifikation av kemiska, biologiska och explosiva stridsagens har utvärderats med konfokal Ramanmikro-spektroskopi. På mindre än 40 s kan ångfas av 2-chloroetyl etyl sulfid (CEES), metylsalicylat (MES, övningsämne för senapsgas) och dimetyl metylfosfonat (DMMP, similiämne för flyktiga nervgaser) spektralt identifieras på en Klarite® nanostruktuerad guldyta i gastät cell. Endast ett fåtal nanogram av trinitrotoluene (TNT) kan kännas igen på samma nanostruktur med 10 s detektionstid. Analys av sporer, antrax-simili (Bacillus thuringiensis samt Bacillus atrophaeus), på liknande ytor, visar på att spektral igenkänning absolut är möjlig. Sporer har då indunstats tillsammans med nanopartiklar på guldyta varvid reproducerbara spektra tagits upp under 3x10 s med 785 nm laserexcitation. Extra låg detektionsnivå av Rhodamine 6G (nM) har uppnåtts med kolloidal lösning av guld nanopartiklar som fått aggregerat genom frysning; ett aggregationssätt som inte funnit beskrivets i litteratur. Guld- och silver-belagd svart kisel, en ny typ av nanostruktur, är utvärderad för Serstech AB's räkning, med målsättningen att utveckla en miniatyriserad bärbar SERS-spektrometer. Deras ytors förstärkningsförmåga är jämförbar med kommersiellt tillgängliga Klarite® för Rhodamine 6G. Resultaten tyder på att ytförstärkt Ramanspektroskopi är en mycket lovande teknik för snabb detektion och identifikation av små mängder CBE-ämnen. Det finns även många tillämpningar av tekniken civilt, eftersom den kan tillämpas på en mängd olika klasser av målsubstans: små molekyler, makromolekyler, bakterier, celler, etc.