Bezpieczeństwo wewnętrzne, kontrola jakości żywności oraz leków – szerokie możliwości zastosowania innowacyjnych kompozytowych podłoży do wzmocnionej powierzchniowo spektroskopii Ramana

Nie mogło być inaczej. To właśnie w Instytucie Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej powstaje produkt, który może znaleźć zastosowanie przy niwelowaniu zagrożeń terrorystycznych. Jednakże nowatorskie podłoża do wzmocnionej powierzchniowo spektroskopii Ramana posiadają znacznie szerszy potencjał aplikacyjny.

Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana (ang. SERS: Surface Enhanced Raman Spectroscopy) umożliwia uzyskanie widma charakterystycznego dla danego związku, nawet dla pojedynczej cząsteczki. Takie widmo jest swego rodzaju „odciskiem palca” danej molekuły.

Obecnie stosowane podłoża zapewniają uzyskanie odpowiednio wysokiego wzmocnienia sygnału Ramanowskiego, jednakże nie są doskonałe. Głównie szereg geometrycznych parametrów powinien być zachowany, aby podłoża mogły być powtarzalne. Muszą one być zbudowane z jednorodnie rozmieszczonych na powierzchni, identycznych nanostruktur. Trwałość struktur i stabilność substancji wchodzących w skład podłoża powinny gwarantować wystarczająco długi czas życia podłoża.

Właśnie dwutlenek tytanu wytwarzany anodowo daje możliwość uzyskania wysoce jednorodnych struktur – mówi kierownik projektu dr Marta Michalska – Domańska. Możemy bardzo precyzyjnie określić ich morfologię oraz geometryczny rozkład. Odległości pomiędzy nanostrukturami są ściśle określone i zależą od warunków procesu anodowania m.in. napięcia, składu i stężenia elektrolitu; temperatury i czasu reakcji. Zastosowanie takich samych parametrów procesu determinuje uzyskanie nanostruktur o jednakowej morfologii, a tym samym warunkuje powtarzalność podłoży. Z tego powodu opracowywanie warunków procesu jest żmudnym, ale ważnym etapem realizacji projektu.  – uzupełnia.

Obecnie produkowane podłoża do SERS są drogie, gdyż metody ich otrzymywania są kosztowne i czasochłonne. Z kolei proces anodowania jest stosunkowo prosty, szybki i relatywnie niedrogi. Nie wymaga zastosowania drogiej i skomplikowanej aparatury, dzięki czemu możemy otrzymać podłoża konkurencyjne cenowo i dobrej jakości.

Moim celem jest udoskonalenie techniki badawczej i opracowanie takich warunków procesu, które w przyszłości pozwolą na uzyskanie kilku podłoży w trakcie jednego cyklu anodowania. W swojej dotychczasowej działalności zawodowej współpracowałam z firmami zagranicznymi, jednak chciałabym przeprowadzić wdrażanie na rynek finalnego produkt realizacji tego projektu we współpracy z polskimi firmami- podsumowuje dr Marta Michalska-Domańska.

Projekt pt.: „Materiały kompozytowe składające się z anodowego tlenku tytanu i metali szlachetnych jako podłoża do wzmocnionej powierzchniowo spektroskopii Ramana” (LIDER/50/0199/L-9/17/NCBR/2018) jest finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach IX edycji programu LIDER.

Joanna Laskowska