Оптические аналитические системы на основе инвертированных опалов для экологического и биохимического мониторингаНИР

Optical analytical systems based on inverse opals for ecological and biochemical monitoring

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 30 ноября 2015 г.-31 декабря 2016 г. Оптические аналитические системы на основе инвертированных опалов для экологического и биохимического мониторинга
Результаты этапа: В рамках I этапа проекта проанализирован спектр синтетических подходов по созданию однокомпонентных биметаллических планарных систем «серебро-золото» в качестве поверхностей с поверхностным плазмонным резонансом в видимой области спектра, перспективных в качестве компонентов аналитической системы спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР). В качестве основного объекта исследований выступали пленки золота, полученные электрокристаллизацией из набора электролитов, а также биметаллические системы Au-Ag и Au-Ag-Au на их основе. Размер зерна в полученных пленках золота составил около 40-50 нм в сочетании с размером области когерентного рассеяния ~ 25 нм указывает на блочную структуру зерен. В роли темплатов выступали полистиролные фотонные кристаллы с периодом структуры 400-600 нм, полученные с помощью вертикального осаждения в электрическом поле, приложенном перпендикулярно подложке. Показано, что варьирование нормированной толщины пленок золота приводит к сдвигу части плазмонных мод в длинноволновую область. Анализ угловой зависимости спектров зеркального отражения пленок (варьирование угла падения и азимутального угла) выявили брегговский характер этих плазмонов. Тем не менее, набор признаков указывает на «смешанный» тип природы поверхностных плазмонов (Ми, Брегг). На основе инвертированных фотонных кристаллов золота созданы композитные пленки Au-Au, Au-Ag, Au-Ag-Au. Метод магнетронного напыления является экспрессным методом формирования металлических покрытий золота и серебра и приводит к воспроизводимым результатам в плане микроструктуры пленок. Отдельное исследование толщин, сплошности и размеров зерна в пленках серебра и золота, сформированных на подложках кремния и слюды позволили оптимизировать условия напыления (время и плотность тока) для получения сплошных покрытий. Методом магнетронного напыления были созданы биметаллические трехкомпонентные пленки золота-серебра. Показано, что спектр экстинкции пленок подобен спектру исходных однофазных образцов, что может являться следствием несплошности покрытий. Оптимизация условий формирования наночастиц серебра и золота в водных и водно-полиольных системах позволило сформировать композитные системы «фотонный кристалл-наночастицы». В случае комбинации наночастиц золота с золотым инвертированным опалом данный подход привел к выигрышу в интенсивности сигнала гигантского комбинационного рассеяния (ГКР). Для коллоидных растворов серебра и золота предложен метод микропечати в качестве подхода для формирования ГКР активных покрытий. Разработан метод реакционной печати для формирования кольцевых структур. Для создания ГКР-активного материала с большим количеством эффективных «горячих точек» предложен воспроизводимый химический метод синтеза скелетных полиэдрических мезоструктур.
2 6 декабря 2016 г.-31 декабря 2017 г. Оптические аналитические системы на основе инвертированных опалов для экологического и биохимического мониторинга
Результаты этапа: Показано, что спектр экстинкции пленок подобен спектру исходных однофазных образцов, что может являться следствием несплошности покрытий при толщинах слоя Ag 5-40 нм. При больших толщинах пленок металла увеличивается ширина резонансного эффекта в спектрах зеркального отражения пленок что может указывать на существенное изменение микроструктуры объекта, в том числе неравномерность формирования металлической пленки. Оптимизация условий формирования наночастиц серебра и золота в водных и водно-полиольных системах позволило сформировать композитные системы «фотонный кристалл-наночастицы». В случае комбинации наночастиц золота с золотым инвертированным опалом данный подход привел к выигрышу в интенсивности сигнала гигантского комбинационного рассеяния (ГКР). Эффективность усиления рамановского сигнала оценивалась по сигналу двух фотостабильных красителей – родамина 6ж, метиленового синего, обладающих интенсивным сигналом. C их использованием в качестве модельных аналитов разработана методика регенерации субстратов с микроструктурой инвертированного опала, включающая циклы отмывки и высушивания пленок. Производные гемма b – гемин, гемоглобин и каталаза изучались с использованием пленок золота с микроструктурой инвертированного опала, а также на биметаллических субстратах. Показано, что форм-фактор молекулы биоаналита может существенно влиять на вид спектра. Полученные спектры аналитов соответствуют литературным EF~103.

Прикрепленные к НИР результаты

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".