![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Осуществлен сравнительный анализ ГКР-активности трех типов композитных материалов на основе наночастиц серебра и анодного диоксида титана, созданных с применением различных методов иммобилизации серебра: фотохимического восстановления серебра из раствора нитрата серебра (I), метода магнетронного напыления и метода термического разложения аэрозоля аммиачного комплекса серебра (I) на поверхности анодного диоксида титана, каждый из которых был предварительно оптимизирован при создании ГКР-активных покрытий на стеклянных поверхностях. Сравнительный анализ ГКР-активности полученных композитных пленок выявил существенные различия в относительной интенсивности спектров модельных аналитов для трех видов субстратов. Регистрация спектров родамина 6ж велась с использованием аргонового лазера с длиной волны 514 нм, что соответствует зеленому цвету видимой области спектра. Оптическое поглощение стандартного раствора родамина 6ж в данной области составляет около 55%. Образцы с фотохимически восстановленным серебром, представленные сравнительно узким бимодальным распределением частиц серебра по размерам, в наименьшей степени усиливают характеристические колебания родамина 6ж, демонстрируя слабый куполообразный фоновый сигнал, обусловленный люминесцентными процессами. Образцы композитов Ag/TiO2, полученных методами магнетронного напыления металлического серебра и характеризующиеся наиболее широким распределением частиц и агрегатов по размерам, напротив, показали максимальное усиление колебаний молекул родамина 6ж и обеспечили регистрацию спектров ГКР вплоть до концентраций красителя 10-8 моль/л, что согласуется с литературными данными для аналогичных композитов, полученных методом пропитки по влагоемкости. Более слабые, но успешно регистрируемые при концентрации родамина 6ж порядка 10-6 моль/л, спектры ГКР получены на композитах Ag/anTiO2, синтезированных методом термического разложения аэрозоля аммиачного комплекса серебра (I). При анализе метиленового синего, спектр ГКР регистрировался для всех трех типов композитных материалов. В то же время очевидно, что наибольшую интенсивность имеют линии спектров ГКР красителя метиленового синего, зарегистрированных на композитах полученных магнетронным напылением серебра. Очевидно, что данный эффект, напрямую обусловлен спецификой микроструктуры композитной пленки, включающей вторичную микроструктуру композита с развитой поверхностью. Наиболее вероятно, что углы и края бесформенных сростков зерен серебра являются областями с усиленным колебанием плазмонов, так называемыми «горячими точками», что согласуется и с литературными данными. С целью оптимизации размера агрегатов наночастиц серебра в пленках, полученных методом магнетронного распыления, варьировалась инструментальная характеристика – толщина слоя. Получены планарные системы Ag/слюда с формальными значениями толщин 5 нм, 10 нм, 15 нм, 25 нм. Показано, что пленки серебра с толщинами до 15нм являются островковыми, то есть базальный (нижний) слой, контактирующий с поверхностью подложки, заполнен не полностью. В то же время, для пленок серебра с формальными толщинами наблюдается формирование второго островкового слоя частиц серебра, формирующих локальные максимумы на поверхности пленок. Аналогичные образцы Au/слюда демонстрируют более быстрое заполнение нижнего базального слоя пленки. Различие в микроструктуре пленок лежит в основе различий в ГКР-активности материалов. На примере спектров диффузного отражения аналогичных образцов c пленками золота Au/слюда показано, что более тонкие покрытия золота – толщиной 10 нм и менее – имеют брегговский плазмонный максимум с энергией 510-520 нм.
- Разработаны методики нанесения металлических наночастиц на полупроводниковые носители (анодный диоксид титана различного фазового состава) для достижения максимальной интенсивности ГКР-сигнала для модельных аналитов; - Изучены возможности варьирования пористости анодного оксида титана путем термической и сверхкритической обработки материала в СО2. - Показана возможность детектирования спектров ГКР хлорофилла в концентрациях до 10-7 моль/л при объеме аликвоты 5 мкл. - Продемонстрирована зависимость ГКР-активности двух серий подложек состава серебро-слюда и золото-слюда от положений плазмонных минимумом в спектрах поглощения.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
2 | 1 января 2014 г.-25 декабря 2014 г. | Полифункциональные нанокомпозиты для экологического мониторинга и медицинской диагностики методом гигантского комбинационного рассеяния |
Результаты этапа: Результаты второго этапа проекта обеспечили разработку методик нанесения металлических наночастиц на полупроводниковые носители для достижения максимальной интенсивности ГКР-сигнала для модельных аналитов; изучение возможностей варьирования пористости материалов путем термической и сверхкритической обработки материала в СО2, возможность детектирования спектров ГКР хлорофилла в концентрациях до 10-7 моль/л. Экспериментально доказана зависимость ГКР-активности двух серий подложек состава металл-полупроводник от положений плазмонных минимумом в спектрах поглощения. | ||
3 | 26 марта 2015 г.-25 декабря 2015 г. | Полифункциональные нанокомпозиты для экологического мониторинга и медицинской диагностики методом гигантского комбинационного рассеяния |
Результаты этапа: Изучен эффект гигантского комбинационного рассеяния с использованием металлических планарных систем на основе благородных металлов, полученных с использованием физических (магнетронной и термическое распыление) и химических синтетических подходов, с применением стандартных аналитических систем: стандартизированных растворов родамина 6ж, метиленового синего. Анализ проводился с использованием двух лазеров с различной энергией возбуждения (514.4 нм, 632.8 нм). Результаты данного проекта обеспечили концептуальное понимание природы влияния используемого субстрата на плазмонные характеристики покрытий золота и серебра в структуре ГКР-активного покрытия. На сериях подложек с различной природой и шероховатостью поверхности показано, что для эффективного ГКР-эффекта предпочтительным является использование диэлектрических поверхностей, в то время как полупроводниковые носители (Eg 3.2 эВ и менее), а также оксидные системы с дефектностью кислородной подрешетки (TiO2, ZnO), не являются оптимальными носителями. Причинами сравнительно низкой эффективности покрытий серебра и золота в анализе модельных фотостабильных красителей методом ГКР являются окисление поверхности благородного металла по механизму Ленгмюра-Хиншельвуда, а также фотоиндуцированное окисление органических аналитов в процессе эксперимента. Шероховатость поверхности субстрата, в свою очередь, предопределяет микроморфологию пленок благородных металлов (размер и форму агрегатов). Размер зерна металлической пленки определяется исключительно инструментальными параметрами формирования пленки. Таким образом, субстрат с непериодическим рельефом поверхности определяет интенсивность и ширину полос поверхностного плазмонного резонанса металла, в то время как положение полос ППР остается неизменным. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".