Optical sensor based on nano-carbon

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possibility of creating an optical sensor based on carbon nanoparticles used to amplify the Raman signal is discussed. Carbon nanotubes or graphene flakes can be used as reinforcement. This possibility is confirmed by the results of an experiment demonstrating the signal enhancement effect (SERS) when using carbon nanotubes. The possibility of using graphene flakes for this purpose is confirmed by experimental results indicating the presence of plasmonic oscillations in these objects, necessary for the implementation of the SERS effect.

Full Text

Restricted Access

About the authors

G. S. Bocharov

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Email: Eletskii@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. V. Dedov

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Email: Eletskii@mail.ru

Corresponding Member of the RAS

Russian Federation, Moscow

A. V. Eletskii

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Author for correspondence.
Email: Eletskii@mail.ru
Russian Federation, Moscow

M. A. Zverev

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Email: Eletskii@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. K. Sarychev

Institute of Theoretical and Applied Electrodynamics of the Russian Academy of Sciences

Email: Eletskii@mail.ru
Russian Federation, Moscow

S. D. Fedorovich

National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Email: Eletskii@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Fleischmann M., Hendra P.J., McQuillan A.J. Raman Spectra of Pyridine Adsorbed at a Silver Electrode // Chemical Physics Letters. 1974. V. 26. №. 2. P. 163–166. https://doi.org/10.1016/0009-2614(74)85388-1
  2. Moskovits M. Surface-enhanced spectroscopy // Rev. Mod. Phys. 1985. V. 57. P. 783. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.57.783
  3. Nabiev I.R., Efremov R.G., Chumanov G.D. Surface-enhanced Raman scattering and its application to the study of biological molecules // Sov. Phys. Usp. 1988. V. 31. P. 241–262. https://doi.org/10.1070/PU1988v031n03ABEH005720
  4. Pilot R., Signorini R., Durante C., Orian L., Bhamidipati M., Fabris L.A. Review on Surface-Enhanced Raman Scattering // Biosensors. 2019. V. 9. № 2. P. 57. https://doi.org/10.3390/bios9020057
  5. Bantz K.C., Meyer A.F., Wittenberg N.J., Im H., Kurtuluş Ö., Lee S.H., Lindquist N.C., Oh S.-H., Haynes C.L. Recent Progress in SERS Biosensing // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. V. 13. № . 24. P. 11551. https://doi.org/10.1039/c0cp01841d
  6. Nie S., Emory S.R. Probing Single Molecules and Single Nanoparticles by Surface-Enhanced Raman Scattering // Science. 1997. V. 275. P. 1102. https://doi.org/10.1126/science.275.5303.1102
  7. Kneipp K., Wang Y., Kneipp H., Perelman L.T., Itzkan I., Dasari R.R., Feld M.S. Single Molecule Detection Using Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. P. 1667. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.1667
  8. Eletskii A.V., Sarychev A.K., Boginskaya I.A., Bocharov G.S., Gaiduchenko I.A., Egin M.S., Ivanov A.V., Kurochkin I.N., Ryzhikov I.A., Fedorov G.E. Amplification of a Raman Scattering Signal by Carbon Nanotubes // Dokl. Phys. 2018. V. 63. P. 496–498. https://doi.org/10.1134/S1028335818120066
  9. Kukushkin V.I., Van’kov A.B., Kukushkin I.V. Long-range manifestation of surface-enhanced Raman scattering // Jetp Lett. 2013. V. 98. P. 64–69. https://doi.org/10.1134/S0021364013150113
  10. Afanas’ev V.P., Bocharov G.S., Gryazev A.S., Eletskii A.V., Kaplya P.S., Ridzel O.Yu. Reduced graphene oxide studied by X-ray photoelectron spectroscopy: evolution of plasmon mode // J. of Physics: Conf. Series. 2018. V. 1121. P. 012001. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1121/1/012001

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Raman spectrum of water in the absence of CNTs (1); Raman spectrum of water in the presence of CNTs synthesized using type A catalyst (2); Raman spectra of water in the presence of CNTs synthesized using type B catalyst (3) [8].

Download (36KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of conductivity (1) and plasmon peak intensity (2) of thermally reduced graphene oxide on heat treatment temperature [10].

Download (33KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Schematic representation of the optical sensor configuration: 1 – optical waveguide; 2 – carbon nanoparticles; 3 – object under study; 4 – laser beam; 5 – scattered signal.

Download (21KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».