Silver-decorated cylindrical nanopores: Combining the third dimension with chemical enhancement for efficient trace chemical detection with SERS

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 116, Issue 26, 2012, Pages 13917-13927

  Kodiyath, Rajesh ^a   Papadopoulos, Theodoros A ^b   Wang, Jian ^c   Combs, Zachary A ^a   Li, Hong ^b   Brown, Richard J C ^c   Brédas, Jean Luc ^b   Tsukruk, Vladimir V ^a  

^a Georgia Institute of Technology   (United States)

^b GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^c NATIONAL PHYSICAL LABORATORY   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANALYTES; BENZENETHIOLS; CHEMICAL ENHANCEMENTS; CHEMICAL SURFACE MODIFICATION; CHEMICAL SURFACES; CYLINDRICAL NANOPORES; CYLINDRICAL PORES; DETECTION LIMITS; DIFFERENT SIZES; ELECTROMAGNETIC SIMULATION; EXCITATION LIGHT; FACILE FABRICATION; IN-SITU GROWTH; INNER WALLS; NANO-STRUCTURED; NANOMOLAR DETECTION; NONRESONANT; PERCHLORIC ACIDS; PORE DEPTH; PORE WALL; POROUS ALUMINA; PRE-CONCENTRATION; PREMIXING; QUANTUM-MECHANICAL CALCULATION; RHODAMINE 6G; SERS SUBSTRATE; SILVER CLUSTER; SILVER NANOPARTICLES;

BINDING SITES; INORGANIC ACIDS; MOLECULES; NANOPARTICLES; NANOPORES; SUBSTRATES;

SILVER;

EID: 84863653730     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp300902u     Document Type: Article

References (99)

1. Nie, S. M.; Emory, S. R. Science 1997, 275, 1102
2. Kneipp, K.; Wang, Y.; Kneipp, H.; Perelman, L. T.; Itskan, I.; Dasari, R.; Feld, M. S. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1667
3. Camden, J. P.; Dieringer, J. A.; Wang, Y.; Masiello, D. J.; Marks, L. D.; Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12616
4. Kneipp, K.; Kneipp, H.; Deinum, G.; Itzkan, I.; Dasari, R. R.; Feld, M. S. Appl. Spectrosc. 1998, 52, 175
5. Kleinman, S. L.; Ringe, E.; Valley, N.; Wustholz, K. L.; Phillips, E.; Scheidt, K. A.; Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4115
6. Surface-Enhanced Raman Scattering Physics and Application; Kneipp, K.; Moskovits, M.; Kneipp, H., Eds.; Springer: New York, 2006.
7. Schlucker, S. Surface Enhanced Raman Spectroscopy: Analytical, Biophysical and Life Science Applications; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2011.
8. Baker, G. A.; Moore, D. S. Anal. Bioanal. Chem. 2005, 382, 1751
9. Lee, S. J.; Moskovits, M. Nano Lett. 2011, 11, 145
10. Kneipp, K.; Kneipp, H.; Itzkan, I.; Dasari, R. R.; Feld, M. S. Chem. Rev. 1999, 99, 2957
11. Jiang, C.; Lio, W. Y.; Tsukruk, V. V. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 115503
12. Kharlampieva, E.; Tsukruk, T.; Slocik, J. M.; Ko, H.; Poulsen, N.; Naik, R. R.; Kröger, N.; Tsukruk, V. V. Adv. Mater. 2008, 20, 3279
13. Singamaneni, S.; Kharlampieva, E.; Jang, J.-H.; McConney, M. E.; Jiang, H.; Bunning, T. J.; Thomas, E. L.; Tsukruk, V. V. Adv. Mater. 2010, 22, 1369
14. Thaxton, C. S.; Elghanian, R.; Thomas, A. D.; Stoeva, S. I.; Lee, J. S.; Smith, N. D.; Schaeffer, A. J.; Klocker, H.; Horninger, W.; Bartsch, G.; Mirkin, C. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106 (44) 18437
15. Freeman, R. G.; Grabar, K. C.; Allison, K. J.; Bright, R. M.; Davis, J. A.; Guthrie, A. P.; Hommer, M. B.; Jackson, M. A.; Smith, P. C.; Walter, D. G.; Natan, M. J. Science 1995, 267, 1629
16. Wang, Z.; Pan, S.; Krauss, T. D.; Du, H.; Rothberg, L. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 8638
17. Lee, C. H.; Tian, L.; Singamaneni, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 3429
18. Combs, Z. A.; Chang, S.; Clark, T.; Singamaneni, S.; Anderson, K. D.; Tsukruk, V. V. Langmuir 2011, 27, 3198
19. Chang, S.; Ko, H.; Gunawidjaja, R.; Tsukruk, V. V. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 4387
20. Banholzer, M. J.; Millstone, J. E.; Qin, L. D.; Mirkin, C. A. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 885
21. Hulteen, J. C.; Treichel, D. A.; Smith, M. T.; Duval, M. L.; Jensen, T. R.; Van Duyne, R. P. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3854
22. Gunawidjaja, R.; Peleshanko, S.; Ko, H.; Tsukruk, V. V. Adv. Mater. 2008, 20, 1544
23. Qin, L.; Zhou, S.; Xue, C.; Atkinson, A.; Schatz, G. C.; Mirkin, C. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 13300
24. Gobin, A. M.; Lee, M. H.; Halas, N. J.; James, W. D.; Drezek, R. A.; West, J. L. Nano Lett. 2007, 7, 1929
25. Gupta, M. K.; Chang, S.; Singamaneni, S.; Drummy, L. F.; Gunawidjaja, R.; Naik, R. R.; Tsukruk, V. V. Small 2011, 7, 1192
26. Chan, S.; Kwon, S.; Koo, T.; Lee, L.; Berlin, A. A. Adv. Mater. 2003, 15, 1595
27. Ko, H.; Singamaneni, S.; Tsukruk, V. V. Small 2008, 4, 1576
28. Qian, L. H.; Ding, Y.; Fujita, T.; Chen, M. W. Langmuir 2008, 24, 4427
29. He, H.; Cai, W.; Lin, Y.; Chen, B. Chem. Commun. 2010, 46, 7223
30. Ko, H.; Chang, S.; Tsukruk, V. V. ACS Nano 2009, 3, 18.1
31. Chang, S.; Ko, H.; Singamaneni, S.; Gunawidjaja, R.; Tsukruk, V. V. Anal. Chem. 2009, 81, 5740
32. Ko, H.; Tsukruk, V. V. Small 2008, 4, 1980
33. Xu, P.; Mack, N. H.; Jeon, S. H.; Doorn, S. K.; Han, X.; Wang, H. L. Langmuir 2010, 26, 8882
34. Tessier, P. M.; Velev, O. D.; Kalambur, A. T.; Rabolt, J. F.; Lennhoff, A. M.; Kaler, E. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9554
35. Lee, H.; You, S.; Pikhitsa, P. V.; Kim, J.; Kwon, S.; Woo, C. G.; Choi, M. Nano Lett. 2011, 11, 119
36. Han, Y.; Oo, M. K.; Zhu, Y.; Sukhishvili, S.; Xiao, L.; Demohan, M. S.; Jinc, W.; Du, H. Proc. SPIE 2007, 6767, 67670G
37. Williamson, T. L.; Guo, X.; Zukoski, A.; Sood, A.; Diaz, D. J.; Bohn, P. W. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20186
38. Brolo, A. G.; Arctander, E.; Gordon, R.; Leathem, B.; Kavanagh, K. L. Nano Lett. 2004, 4, 2015
39. Yu, J.; Bai, X.; Suh, J.; Lee, S. B.; Son, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15574
40. Li, A. P.; Muller, F.; Birner, A.; Nielsch, A.; Gosele, U. J. Appl. Phys. 1998, 84, 6023
41. Foss, C. A., Jr; Hornyak, G. L.; Stockert, J. A.; Martin, C. R. J. Phys. Chem. 1994, 98, 2963
42. Saito, M.; Shibasaki, M.; Nakamura, S.; Miyagi, M. Opt. Lett. 1994, 19, 710
43. Lau, K. H. A.; Tan, S.; Tamada, K.; Sander, M. S.; Knoll, W. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10812
44. Kodiyath, R.; Wang, J.; Combs, Z. A.; Chang, S.; Gupta, M. K.; Anderson, K. D.; Brown, R. J. C.; Tsukruk, V. V. Small 2011, 7, 3452
45. Aggarwal, R. L.; Farrar, L. W.; Diebold, E. D.; Polla, L. J. Raman Spectrosc. 2009, 40, 1331
46. Zamuner, B. M.; Talaga, D.; Deiss, F.; Guieu, V.; Kuhn., A.; Ugo, P.; Sojic, N. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3129
47. Sun, C. H.; Linn, N. C.; Jiang, P. Chem. Mater. 2007, 19, 4551
48. Masuda, H.; Fukuda, K. Science 1995, 268, 1466
49. Li, A. P.; Müller, F.; Birner, A.; Nielsch, K.; Gösele, U. Adv. Mater. 1999, 11, 483
50. Chang, S.; Combs, Z. A.; Gupta, M. K.; Davis, R.; Tsukruk, V. V. ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 3339
51. Lee, W.; Scholz, R.; Nielsch, K.; Gosele, U. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 6050
52. Tsukruk, V. V. Rubber Chem. Technol. 1997, 70, 430
53. McConney, M. E.; Singamaneni, S.; Tsukruk, V. V. Polym. Rev. 2010, 50, 235
54. Tsukruk, V. V.; Singamaneni, S. Scanning Probe Microscopy of Soft Matter: Fundamentals and Practices; Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2012.
55. Singamaneni, S.; Gupta, M.; Yang, R.; Tomczak, M. M.; Naik, R. R.; Wang, Z. L.; Tsukruk, V. V. ACS Nano 2009, 3, 2593
56. Wales, D. J.; Doye, J. P. K.; Dullweber, A.; Hodges, M. P.; Naumkin, F. Y.; Calvo, F.; Hernández-Rojas, J.; Middleton, T. F. The Cambridge Cluster Database. http://www-wales.ch.cam.ac.uk/CCD.html.
57. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gaussian 09; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
58. Williams, S. D.; Johnson, T. J.; Gibbons, T. P.; Kitchens, C. L. Theor. Chem. Acc. 2007, 117, 283
59. Luo, L. B.; Chen, Li. M.; Zhang, M. L.; He, Z. B.; Zhang, W. F.; Yuan, G. D.; Zhang, W. J.; Lee, S. T. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 9191
60. Kahl, M.; Voges, E.; Kostrewa, S.; Viets, C.; Hill, W. Senss Actuators, A 1998, 51, 285
61. Tessier, P. M.; Velev, O. D.; Kalambur, A. T.; Rabolt, J. F.; Lenhoff, A. M.; Kaler, E. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9554
62. Zhang, J.; Li, X.; Sun, X.; Li, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 12544
63. Jain, P. K.; Huang, W.; El-Sayed, M. A. Nano Lett. 2007, 7, 2080
64. Hohlbein, J.; Rehn, U.; Wehrspohn, R. B. Phys. Status Solidi A 2004, 201, 806
65. Mock, J. J.; Smith, D. R.; Schultz, S. Nano Lett. 2003, 3, 485
66. Evanoff, D. D., Jr.; Chumanov, G. ChemPhysChem 2005, 6, 1221
67. Michaels, A. M.; Nirmal, M.; Brus, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9932
68. Wang, W.; Gu, B. Appl. Spectrosc. 2005, 12, 1509
69. McFarland, A. D.; Young, M. A.; Dieringer, J. A.; Van Duyne, R. P. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11279
70. Jackson, j. B.; Halas, N. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 17930
71. Im, H.; Bantz, K. C.; Lindquist, N. C.; Hynes, C. L.; Oh, S. H. Nano Lett. 2010, 10, 2231
72. Wells, S. M.; Retterer, S. D.; Oran, J. M.; Sepaniak, M. J. ACS Nano 2009, 3, 3845
73. Gopinath, A.; Boriskina, S. V.; Premasiri, W. R.; Ziegler, L.; Reinhard, B. M.; Negro, L. D. Nano Lett. 2009, 9, 3922
74. Wang, W.; Raun, C.; Gu, B. Anal. Chim. Acta 2006, 567, 121
75. Futumata, M.; Maruyama, Y.; Ishikawa, M. Vib. Spectrosc. 2004, 35, 121
76. Yang, Xu.; Wheeler, D.; Newhouse, R.; Chen, B.; Zhang, J. Z.; Gu, C. J. Opt. Soc. Am. A 2010, 27, 977
77. Brown, R. J. C.; Milton, M. J. T. J. Raman Spectrosc. 2008, 39, 1313
78. Brown, R. J. C.; Wang, J.; Milton, M. J. T. J. Nanomater. 2007, 2007, 12086
79. Brown, R. J. C.; Wang, J.; Tantra, R.; Yardley, R. E.; Milton, M. J. T. Faraday Discuss. 2006, 132, 201
80. Tian, Z.-Q.; Ren, B. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 9463
81. Saikin, S. K.; Amaya, R. O.; Rappoport, D.; Stopa, M.; Guzik, A. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 9401
82. Sato-Berru, R.; Redon, R.; Vazquez-Olmos, A.; Saniger, J. M. J. Raman Spectrosc. 2009, 40, 376
83. Otto, A.; Futamata, M. In Electronic Mechanisms of SERS; Kneipp, K.; Moskovits, M.; Kneipp, H., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 2006; Vol. 103, Chapter 8, pp 147-184.
84. Morton, S. M.; Silverstein, D. W.; Jensen, L. Chem. Rev. 2011, 111, 3962
85. Jensen, L.; Aikens, C. M.; Schatz, G. C. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1061
86. Lombardi, J. R.; Birke, R. L. Acc. Chem. Res. 2009, 6, 734
87. Jensen, L.; Zhao, L. L.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4756
88. Zhao, L. L.; Jensen, L.; Schatz, G. C. Nano Lett. 2006, 6, 1229
89. Zhao, L.; Jensen, L.; Schatz, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2911
90. Sun, M.; Liu, S.; Chen, M.; Xu, H. J. Raman Spectrosc. 2009, 40, 137
91. Jensen, L.; Zhao, L. L.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4756
92. Saikin, S. K.; Chu, Y.; Rappoport, D.; Crozier, K. B.; Guzik, A. A. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2740
93. Liu, S.; Wan, S.; Chen., M.; Sun, M. J. Raman Spectrosc. 2008, 39, 1170-1177
94. Morton, S. M.; Jensen, L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4090
95. Billmann, J.; Kovacs, G.; Otto, A. Surf. Sci. 1980, 92, 153
96. Dick, L. A.; McFarland, A. D.; Haynes, C. L.; Van Duyne, R. P. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 853-860
97. Vivoni, A.; Birke, R. L.; Foucault, R.; Lombardi, J. R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5547-5557
98. Gilman, J. J. The Art and Science of Growing Crystals; Wiley: New York, 1963; p 270.
99. Brice, J. C. J. Cryst. Growth 1970, 6, 205