Параметры спектрального аналитического сигнала сенсорных матриц на основе фотонных кристаллов при взаимодействии с неполярными растворителямитезисы доклада
Аннотация:Исследованы упорядоченные структуры частиц, сформированные на различных подложках и покрытые полимерной матрицей. Упорядоченные структуры получали из полистирольных частиц с диаметрами 170, 250, 280 нм методом самоорганизации из водно-изопропанольной суспензии. Полученные структуры представляют собой поликристаллы, состоящие из небольших фрагментов упорядоченных частиц, расположенных в узлах гранецентрированной кубической решетки. В качестве подложек использовали: стекло, поликарбонат и полиэтилентерефталат. Упаковка закрывалась матрицей из полидиметилсилоксана толщиной 350-400 мкм. Толщина пленки влияет на скорость отклика датчика за счет изменения времени диффузии аналита к фотонной структуре.
Методом спектроскопии диффузного отражения оценена скорость взаимодействия ФК с насыщенными парами ароматических неполярных растворителей в статических условиях. Выявлено закономерное увеличение времени отклика на кристаллах с диаметром частиц 170 и 280 нм на всех типах подложек для следующих растворителей: бензол, толуол и о-ксилол. Наибольшую практическую ценность представляют структуры с диаметром частиц 170 нм, так как после взаимодействия с растворителем расположение запрещенной зоны изменяется с 450 нм до 610 нм, что позволяет задействовать весь диапазон области видимого света. Предположительно, за механизм спектрального сдвига отвечают два фактора: изменение среднего коэффициента преломления периодической структуры и набухание полимерного кристаллического коллоидного массива, приводящие к изменению периода решетки. Показана возможность практического применения сенсоров на основе фотонных кристаллов для селективного определения растворителей по кинетическим характеристикам (т.н. "кинетическая селективность").
Обнаружено, что кратковременное воздействие неполярных растворителей на сенсорную матрицу полистирольных частиц приводит к значительному увеличению интенсивности отражаемого излучения, наибольшее увеличение наблюдали на подложке из поликарбоната. После продолжительного воздействия, наряду с батохромным сдвигом запрещенной зоны, наблюдалось расширение области максимума отражения. Обсуждены возможные причины изменения спектральных характеристик фотонной структуры. Процессы, протекающие при этом в полимерном массиве, нуждаются в более детальном исследовании в проточной системе.
