Dotierung ermöglicht effektive SERS Verstärkung

Durch Interferenz getriggerte oberflächenverstärkte Ramanstreuung (engl. IERS) lässt sich eine erhöhte Empfindlichkeit für die spektroskopische Analyse von organischen oder biochemischen Molekülen erreichen. Diese Methode eliminiert durch die zusätzliche Anwendung dielektrischer Substratschichten das reflektierte Streulicht unterhalb oberflächenrauher elektronenreicher Metalle wie z.B. Gold oder Silber und erhöht so die Effizienz der durch diese Metalle erzeugten Anregung ihrer Oberflächen-Plasmonenresonanz. Diese bewirkt die typische, extreme Verstärkung der Raman-signale eines Analyten auf einer Substratoberfläche (sog. SERS Effekt).

Neben der durch das Dielektrikum verminderten Streuung der einfallenden Strahlung bewirkt der Einbau zusätzlicher ionischer Spezies in das Dielektrikum nochmals einen um deutlich mehr als 200 % erhöhten SERS-Effekt hervorgerufen durch eine Verstärkung der lokalen elektromagnetischen Felder der verwendeten Silberpartikel wie jetzt in einer im J. Physical Chemistry C (S. Okeil, M. Pashchanka, S. Heinschke, M. Bruns, J.J. Schneider, J. Phys. Chem. C, 2020, 124, 13316-13328) erschienenen Studie der Gruppe von J.J. Schneider berichtet wurde. Die den SERS-Effekt verstärkende Dotierung wird über die Verwendung jodhaltiger Elektrolyte erreicht, die den Einbau von IO3- und Periodatspezies IO4- aber auch I5- und I2 in amorphe, elektrochemisch hergestellte dielektrische Schichten von Aluminiumoxid ermöglicht. Der genaue Weg des Einbaus der iodhaltigen Spezies in das Dilelektrikum ist derzeit Gegenstand weiterführender Untersuchungen. Neben den bereits bekannten und auch breit eingesetzten physikalisch basierten Verstärkungsmechanismen in der Ramanspektroskopie (s.o.) scheint es somit auch möglich sgezielt chemische Effekte zu nutzen, um diese wichtige analytische Methode noch weiter in ihrer Empfindlichkeit zu steigern.