Surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectroscopy with unparalleled sensitivity for fingerprint detection of aromatic dyes is demonstrated by loading highly dense Au@Ag core/shell nanoparticles (NPs) on carbon nanotubes (CNTs). The Raman spectrum of crystal violet molecules adsorbed on the optimal CNT/Au@Ag NPs (8.4% Au and 8.6% Ag) can be distinguished as low as 10−14 M, achieving ultralow SERS detection. Besides electromagnetic enhancement originating from the Au@Ag core-shell, the strong electron-phonon coupling effect in CNTs is highlighted by the formation of more defects via doping bimetallic NPs, further improving SERS activity. Thus, this finding will offer a strategy for boosting SERS performance in widespread applications.
References
1.
S.
Lee
, M. G.
Hahm
, R.
Vajtai
, D. P.
Hashim
, T.
Thurakitseree
, A. C.
Chipara
, P. M.
Ajayan
, and J. H.
Hafner
, Adv. Mater.
24
, 5261
(2012
).2.
W. J.
Yan
, L. K.
Yang
, J. N.
Chen
, Y. Q.
Wu
, P. J.
Wang
, and Z. P.
Li
, Adv. Mater.
29
, 1702893
(2017
).3.
J. F.
Li
, Y. F.
Huang
, Y.
Ding
, Z. L.
Yang
, S. B.
Li
, X. S.
Zhou
, F. R.
Fan
, W.
Zhang
, Z. Y.
Zhou
, D. Y.
Wu
, B.
Ren
, Z. L.
Wang
, and Z. Q.
Tian
, Nature
464
, 392
(2010
).4.
Y.
Tian
, H.
Zhang
, L. L.
Xu
, M.
Chen
, and F.
Chen
, Opt. Lett.
43
, 635
(2018
).5.
J. F.
Lu
, C. X.
Xu
, H. Y.
Nan
, Q. X.
Zhu
, F. F.
Qin
, A. G.
Manohari
, M.
Wei
, Z.
Zhu
, Z. L.
Shi
, and Z. H.
Ni
, Appl. Phys. Lett.
109
, 073701
(2016
).6.
S. Y.
Feng
, J. Q.
Lin
, Z. F.
Huang
, G. N.
Chen
, W. S.
Chen
, Y.
Wang
, R.
Chen
, and H. S.
Zeng
, Appl. Phys. Lett.
102
, 043702
(2013
).7.
P. K.
Kannan
, P.
Shankar
, C.
Blackman
, and C. H.
Chung
, “Recent advances in 2D inorganic nanomaterials for SERS sensing
,” Adv. Mater.
31
, 1803432
(2019
).8.
H. K.
Lee
, Y. H.
Lee
, C. S. L.
Koh
, G. C. P.
Quang
, X. M.
Han
, C. L.
Lay
, H. Y. F.
Sim
, Y. C.
Kao
, Q.
An
, and X. Y.
Ling
, Chem. Soc. Rev.
48
, 731
(2019
).9.
Y. S.
Chen
, Y. X.
Zhang
, F.
Pan
, J.
Liu
, K.
Wang
, C. L.
Zhang
, S. L.
Cheng
, L. G.
Lu
, W.
Zhang
, Z.
Zhang
, X.
Zhi
, Q.
Zhang
, G.
Alfranca
, J. M.
Fuente
, D.
Chen
, and D. X.
Cui
, ACS Nano
10
, 8169
(2016
).10.
G. G.
Wildgoose
, C. E.
Banks
, and R. G.
Compton
, Small
2
, 182
(2006
).11.
X. L.
Zhang
, J.
Zhang
, J. M.
Quan
, N.
Wang
, and Y.
Zhu
, Analyst
141
, 5527
(2016
).12.
W. B.
Xin
, J. M.
Yang
, C.
Li
, M. S.
Goosky
, L.
Carlson
, and I. M.
De Rosa
, ACS Appl. Mater. Interfaces
9
, 6246
(2017
).13.
X. J.
Qin
, Y. M.
Si
, D. W.
Wang
, Z. Y.
Wu
, J. S.
Li
, and Y. D.
Yin
, Anal. Chem.
91
, 4529
(2019
).14.
M. O.
Carl
, F.
Hennrich
, M. M.
Kappes
, H. V.
Lohneysen
, and R.
Krupke
, Nano Lett.
5
, 1761
(2005
).15.
P.
Corio
, S. D. M.
Brown
, A.
Marucci
, M. A.
Pimenta
, K.
Kneipp
, G.
Dresselhaus
, and M. S.
Dresslhaus
, Phys. Rev. B
61
, 13202
(2000
).16.
M.
Lazzeri
, S.
Piscanec
, F.
Mauri
, A. C.
Ferrari
, and J.
Robertson
, Phys. Rev. B
73
, 155426
(2006
).17.
K.
Liu
, Y. C.
Bai
, L.
Zhang
, Z. B.
Yang
, Q. K.
Fan
, H. Q.
Zheng
, Y. D.
Yin
, and C. B.
Gao
, Nano Lett.
16
, 3675
(2016
).18.
Y.
Tian
, G. H.
Li
, H.
Zhang
, L. L.
Xu
, A. X.
Jiao
, F.
Chen
, and M.
Chen
, Opt. Express
26
, 23347
(2018
).19.
H.
Zhang
, L. L.
Xu
, Y.
Tian
, M.
Chen
, X. D.
Liu
, and F.
Chen
, Opt. Express
25
, 29389
(2017
).20.
L. L.
Xu
, S.
Li
, H.
Zhang
, D. M.
Wang
, and M.
Chen
, Opt. Express
25
, 7408
(2017
).21.
H.
Zhang
, G. H.
Li
, S.
Li
, L. L.
Xu
, Y.
Tian
, A. X.
Jiao
, X. D.
Liu
, F.
Chen
, and M.
Chen
, Appl. Surf. Sci.
457
, 684
(2018
).22.
Z.
Liu
, Z. B.
Yang
, B.
Peng
, C.
Cao
, C.
Zhang
, H. J.
You
, Q. H.
Xiong
, Z. Y.
Li
, and J. X.
Fang
, Adv. Mater.
26
, 2431
(2014
).23.
F. A.
Harraz
, A. A.
Ismail
, H.
Bouzid
, S. A.
Al-Sayari
, A.
Al-Hajry
, and M. S.
Al-Assiri
, Appl. Surf. Sci.
331
, 241
(2015
).24.
Z.
Li
, S. Z.
Jiang
, Y. Y.
Huo
, T. Y.
Ning
, A. H.
Liu
, C.
Zhang
, Y.
He
, M. H.
Wang
, C. H.
Li
, and B. Y.
Man
, Nanoscale
10
, 5897
(2018
).25.
R.
Cusco
, E.
Alarcon-Llado
, J.
Ibanez
, L.
Artus
, J.
Jimenez
, B. G.
Wang
, and M. J.
Callahan
, Phys. Rev. B
75
, 165202
(2007
).26.
A. K.
Nair
, K. B.
Bhavitha
, S.
Perumbilavil
, P.
Sankar
, D.
Rouxel
, M. S.
Kala
, S.
Thomas
, and N.
Kalarikkal
, Carbon
132
, 380
(2018
).© 2019 Author(s).
2019
Author(s)
You do not currently have access to this content.
