Создание структурированных металлических систем на основе покрытий с периодическим микрорельефом, декорированных нанокластерами Au, Ag и Au-Ag, исследование корреляции состава и микроструктуры нанокомпозитных пленок с плазмонными характеристиками для целей спектроскопии ГКР
В качестве высокочувствительных оптических сенсоров разработаны золотые инвертированные опалы, декорированные различными наночастицами Ag-Au, Ag, Au-Ag@C. Проведенный анализ оптических свойств позволяет сделать вывод о наличии в сформированных структурах полос поверхностного плазмонного резонанса, характеризующихся наличием и локализованных, и делокализованных плазмонов на наноструктурированной поверхности, а также с вкладом локализованных плазмонов от коллоидных наночастиц Ag-Au. Показано, что такие структуры демонстрируют рекордные коэффициенты усиления сигнала комбинационного рассеяния света (10^11). Концентрационный предел детектирования аналита составляет 10^-14 M, что соответствует диапазону регистрации одиночных молекул. Эффективность работы предложенных сенсоров продемонстрирована на примере трифенилоловохлорида (TPhTCl) - серьезного загрязнителя окружающей среды. TPhTCl оказывает токсическое
воздействие на микроорганизмы, насекомые, водоросли и даже млекопитающих. TPhTCl накапливается в природе и представляет угрозу для окружающей среды из-за его токсических свойств. В связи с этим актуальной задачей является исследование структурных и оптических свойств, разработка чувствительных и удобных методов обнаружения этого вещества и разработка эффективных методов устранения загрязнений
токсинами. С точки зрения практического использования предложенные в работе золотые инвертированные опалы являются перспективными ГКР подложками для обнаружения этого аналита.
Золотые инвертированные опалы, декорированные разными методами наночастицами Ag-Au, Ag, Au-Ag@C, предложены в качестве подложек для спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния света (ГКР). Выполнена разработка метода синтеза инвертированных опалов золота, декорированных гибридными наночастицами Au-Ag@C, методом лазерно-индуцированного осаждения c оптимизированными параметрами синтеза для равномерного распределения наночастиц по поверхности инвертированных опалов. В работе проведено декорирование инвертированных опалов наночастицами Ag и Ag-Au, с разным соотношением металлов, методом пропитки золотых инвертированных опалов, предварительно полученных методом электрохимического осаждения золота в пустоты коллоидных кристаллов. Было проведено исследование микроструктуры полученных образцов, состава и морфологии поверхности композитов инвертированных опалов золота с наночастицами Ag-Au@C, Ag-Au, Ag. Осуществлено исследование оптических свойств полученных образцов. Анализ оптических свойств позволяет сделать вывод о наличии в сформированных структурах полос поверхностного плазмонного резонанса, характеризующихся наличием и локализованных, и делокализованных плазмонов на наноструктурированной поверхности, а также с вкладом локальных плазмонов от коллоидных наночастиц Ag-Au. Выполнен анализ зависимости усиления ГКР сигнала от состава полученных композитов на основе золотых инвертированных опалов для модельного аналита метиленового синего. Установлено, что оптимальными параметрами для формирования ГКР-активных подложек являются инвертированные опалы золота, декорированные биметаллическими наночастицами Ag-Au с соотношением металлов Ag:Au = 5:1. C использованием метиленового синего в качестве модельного аналита разработана методика формирования и использования для ГКР спектроскопии композитных подложек с микроструктурой инвертированного опала, включающая циклы отмывки и высушивания пленок. Данный подход комбинации Ag-Au наночастиц с золотым инвертированным опалом привел к возможности детектрирования аналита в концентрации 10-14 M, а усиление сигнала ГКР составило 1011. Проведен анализ практически значимого аналита трифенилоловохлорида (TPhTCl) методом ГКР спектроскопии. Сделано предположение, что при взаимодействии молекулы TPhTCl с металлическими комплексами может быть упорядочение молекул за счет ориентации бензольных колец, что подтверждается моделированием геометрии основного состояния вещества на золотом кластере Au8, а также наблюдением в ГКР спектре интенсивных пиков от колебаний в бензольном кольце при съемке трифенилоловохлорида на золотом инвертированном опале в качестве подложки.
Алина Анвяровна Маньшина, руководитель, 30%
Наталья Александровна Мартынова , исполнитель, 70%
Short title | Инвертированные опалы |
---|
Acronym | RFBR_molnr_2019 |
---|
Status | Finished |
---|
Effective start/end date | 22/11/19 → 2/08/20 |
---|