Plasmon-free polymeric nanowrinkled substrates for surface-enhanced raman spectroscopy of two-dimensional materials


Article
Version acceptée / Accepted Manuscript

Date de publication

Contributrices et contributeurs

Direction de recherche

Publié dans

Langmuir

Date de la Conférence

Lieu de la Conférence

Éditeur

American Chemical Society

Cycle d'études

Programme

Mots-clés

  • Layers
  • Nitrides
  • Polymers
  • Raman spectroscopy
  • Two dimensional materials

Organisme subventionnaire

Résumé

We report plasmon-free polymeric nanowrinkled substrates for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Our simple, rapid, and cost-effective fabrication method involves depositing a poly(ethylene glycol)diacrylate (PEGDA) prepolymer solution droplet on a fully polymerized, flat PEGDA substrate, followed by drying the droplet at room conditions and plasma treatment, which polymerizes the deposited layer. The thin polymer layer buckles under axial stress during plasma treatment due to its different mechanical properties from the underlying soft substrate, creating hierarchical wrinkled patterns. We demonstrate the variation of the wrinkling wavelength with the drying polymer molecular weight and concentration (direct relations are observed). A transition between micron to nanosized wrinkles is observed at 5 v % concentration of the lower molecular-weight polymer solution (PEGDA Mn 250). The wrinkled substrates are observed to be reproducible, stable (at room conditions), and, especially, homogeneous at and below the transition regime, where nanowrinkles dominate, making them suitable candidates for SERS. As a proof-of-concept, the enhanced SERS performance of micro/nanowrinkled surfaces in detecting graphene and hexagonal boron nitride (h-BN) is illustrated. Compared to the SiO2/Si surfaces, the wrinkled PEGDA substrates significantly enhanced the signature Raman band intensities of graphene and h-BN by a factor of 8 and 50, respectively.

Table des matières

Notes

Notes

Autre version linguistique

Ensemble de données lié

Licence

Approbation

Évaluation

Complété par

Référencé par

Ce document diffusé sur Papyrus est la propriété exclusive des titulaires des droits d'auteur et est protégé par la Loi sur le droit d'auteur (L.R.C. (1985), ch. C-42). Sauf si le document est diffusé sous une licence Creative Commons, il ne peut être utilisé que dans le cadre d'une utilisation équitable et non commerciale comme le prévoit la Loi (i.e. à des fins d'étude privée ou de recherche, de critique ou de compte-rendu). Pour toute autre utilisation, une autorisation écrite des titulaires des droits d'auteur sera nécessaire.