Спектроскопия диффузного отражения как метод исследования процесса формирования фотонно-кристаллических матриц

Большаков, Е.С.; Гончаров, И.А.; Иванов, А.В.

Авторы: Большаков Е.С., Гончаров И.А., Иванов А.В.
Сборник: Материалы IV Съезда аналитиков России. Москва, 25 сентября - 01 октября 2022 г
Тезисы
Год издания: 2022
Место издания: Москва
Номер статьи: 235 (4)
Аннотация: Фотонные кристаллы – перспективные метаматериалы с возможностью широкого применения в оптике, электронике, современных технологиях, в химическом анализе. Наиболее интересным и перспективным представляется применение фотонных кристаллов в качестве матриц для оптических сенсоров. Ранее нами были предложены подходы для детектирования летучих неполярных растворителей (бензола, толуола, ксилолов) и их паров с помощью сенсорных матриц на основе регулярной 3D-упаковки полистирольных частиц субмикронного размера и чувствительного слоя полидиметилсилоксана (ПДМС). Отклик матриц измеряли методом спектроскопии диффузного отражения: при набухании слоя ПДМС под действием неполярных растворителей изменяется период упаковки частиц, что выражается в батохромном сдвиге максимума спектра отражения. Также при этом визуально меняется цвет матрицы. Такие сенсорные матрицы можно использовать в течение нескольких циклов или для непрерывного мониторинга ненасыщенных паров неполярных растворителей [1]. Однако при продолжительном воздействии насыщенных паров или избытке неполярного растворителя (например, толуола) происходит деформация полистирольных частиц, их слипание, что приводит к необратимой деградации сенсорной матрицы в целом. Визуально это выражается в помутнении слоя и исчезновении максимума на спектре отражения. Возможное решение – использование неорганических частиц, например, кремнезема, для получения регулярного кристаллического коллоидного массива, который не должен подвергаться деградации при воздействии растворителей или паров.Изучено формирование регулярной фотонно-кристаллической структуры типа искусственного опала из субмикронных монодисперсных частиц кремнезема по механизму седиментации на стеклянной подложке. Выбраны наиболее подходящие состав исходной суспензии и условия для получения воспроизводимых кубических гранецентрированных структур с наименьшим количеством дефектов. Процесс формирования структуры и воспроизводимость ее свойств контролировали, регистрируя спектры диффузного отражения. Наиболее регулярные фотонные кристаллы получены из водной дисперсии кремнезема со степенью разбавления до 10. Полученные фотонно-кристаллические матрицы дают отклик на аналит, заполняющий межчастичные пустоты и поры частиц кремнезема: при вытеснении аналитом воздуха или воды из пустот меняется эффективный показатель преломления матрицы в целом, что в соответствии с законом Брегга-Снеллиуса также приводит к сдвигу максимума на спектре диффузного отражения. В качестве аналита для проверки работы сенсорных матриц выбрали пары этанола, в которые помещали стекло с матрицей на продолжительное время, при этом каждые 10 с регистрировали спектры диффузного отражения. Найдено время, за которое пары этанола заполняют пустоты кристаллического массива. Показана принципиальная возможность формирования неорганических фотонно-кристаллических опалоподобных структур для использования в качестве сенсорных матриц на пары органических растворителей.1. Большаков Е.С., Иванов А.В., Гармаш А.В. и др. // ЖНХ. 2021. 66. № 2. С. 220.
Добавил в систему: Иванов Александр Вадимович

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных

Спектроскопия диффузного отражения как метод исследования процесса формирования фотонно-кристаллических матрицтезисы доклада

Прикрепленные файлы