Диссертация (1145499), страница 40
Текст из файла (страница 40)
На рис. 6.22 (а-с)показаны изображения элементов, которые были получены из гибридныхпланарныхнаноструктурврезультателокальноговоздействиясфокусированным ионным пучком (СИП).Рисунок 6.22 . Изображения модифицированных гибридных Au-Ag/Cпланарных наноструктур, полученные с помощью гелий-ионногомикроскопа: (a), (b) планарные наноструктуры, разрезанные с помощьюионного луча, (c) локальная модификация гибридной Au-Ag/C планарнойнаноструктуры с помощью гелий-ионного пучка.Так, например, была продемонстрирована возможность создания элементов(прямоугольныхотверстий)вгибридныхAu-Ag/Cпланарныхнаноструктурах толщиной 15 нм с пространственным разрешением 18 нм(рис 6.22а).Другой пример гибридной планарной наноструктуры с нанесеннымизображениемпредставленнаформированиефункциональныхРис.6.22b.элементовСледуетизотметить,гибридныхчтоAu-Ag/Cпланарных наноструктур может быть получено не только с помощьюлокальной резки сфокусированным ионным пучком.
На рисунке 6.22споказана локальная модификация за счет изменения вторичной электроннойэмиссии в области воздействия СИП. Локальное увеличение вторичнойэлектронной эмиссии наблюдается при облучении ионным потоком 1016 см-2,289что на несколько порядков меньше, чем ионный поток, необходимый длялокальной резки (1019 см-2). Причиной такой модификации может бытьлокальное изменение проводимости и/или работы выхода электрона, чтопредполагает изменения электронной структуры полученных нанопластин.Таким образом, сложные многофункциональные планарные элементы,отдельные метаэлементы или метаповерхности могут быть созданы подвоздействием СИП не только с помощью традиционной ионной резки[358,359], но и в результате локальной модификации. Комбинация заданнойархитектуры и локальной модификации свойств элементов, на основегибридных нанопластин может предложить совершенно новый подход длясоздания оптических устройств с изменяемыми характеристиками внанормазмерных областях.Полученные в рамках настоящей работы гибридные кристаллическиенанопластины являются уникальными структурами, перспективными длясоздания элементной базы для нанофотоники и систем управленияоптическими сигналами, поскольку комбинаций углеродной фазы свыраженными анизотропными свойствами и двулучепреломлением а такжеплазмонныхбиметаллическихAu-Agнанокластеров,усиливающихэлектромагнитное поле, является чрезвычайно перспективным материаломдля создания устройств с расширенными возможностями для управлениясветом на микро и нано уровне.6.7 Осаждение гибридных Au-Ag/С наночастиц на люминесцентныенанокристаллическиенаночастицыдляплазмонно-усиленнойлюминесценции.Флуоресцентная спектроскопия является эффективным инструментомдля широкого круга биологических и медицинских приложений.
Многиеаналитическиеметоды,которыеиспользуютсядлялокализациииопределения опухолей, обнаружения генных мутаций, распознавания290патогенов или мониторинга клеточных процессов, связаны с применениемлюминесцентных наночастиц. Благодаря размеру, который сравним сразмеромбиомолекулы,иоптическимсвойствамлюминесцентныенаночастицы могут улучшить чувствительность и гибкость современныхметодовобнаружения[360–363].Актуальностьразработкиновыхлюминесцентных меток и методов их регистрации, которые позволили быисследоватьихарактеризоватьочагипоражениянаклеточномисубклеточном уровне, вплоть до уровня регистрации отдельных молекулмаркеров, не вызывает сомнений. Благодаря достижениям синтетическойхимии и развитию нанотехнологий появилась возможность получения такназываемых биологических меток – люминесцентных наночастиц размеромдосотенобеспечениянанометров,поверхностьхимическогосродствакоторыхсмодифицировананеобходимымидлябиологическиактивными компонентами.
Считается, что подобные люминесцентные меткии наноконструкции на их основе, способны стать основой для созданияновых методик диагностики. Такие частицы могут найти применение вкачестве высокочувствительных средств скрининга на наличие маркеровзаболеваний в биологических жидкостях, высокоспецифических меток дляхарактеризациибиопсийногоматериала,атакже,придоказаннойбезопасности, в качестве контрастных агентов высокого разрешения дляобнаружения мельчайших (менее одного сантиметра) опухолей и метастазов.Прирешениилюминесцентнойзадачдиагностикисозданиябиологическихнеобходимовыполнениеметокдляцелогорядатребований к таким объектам: отсутствие токсического воздействия наорганизм, стабильность люминесценции во времени, возможность выборадлины волны возбуждения и длины волны люминесценции в зависимости отрешаемых задач, обеспечение высокой интенсивности люминесцении прииспользовании малого количества люминесцентных биологических меток.
Внастоящеевремявкачествевозможныхобъектоврассматриваютсяквантовые точки и органические хромофоры. Однако, квантовые точки291несмотря на высокий квантовый выход люминесценции и отсутствие явленияфотовыцветания,являютсячрезвычанойтоксичнымисоединениями,поскольку содержат соединения кадмия, селена и теллура.
Органическиехромофоры безопасны для живых организмов, однако спектральные областивозбуждения и люминесценции хромофоров и биологических тканейсовпадают,поэтомувыделениеполезногосигналалюминесценцииоказывается затруднительным. Главным же недостатком люминесцентныхметок на основе органических хромофоров является их быстрая деградацияпод действием возбуждающего УФ излучения, в результате которой сигналлюминесценции исчезает. Стабильность сигнала люминесценции меток наоснове органических хромофоров не превышает нескольких минут.Альтернативным материалом по сравнению с квантовыми точками иорганическимихромофорамиявляютсялюминесцентныенанокристаллические частицы на основе различных оксидов, легированныхионами редкоземельных элементов.
Редкоземельные ионы (РЗИ) в составематриц различного типа демонстрируют стабильную люминесценцию,произвольный выбор РЗИ позволяет варьировать длину волны возбуждения илюминесценции в зависимости от решаемой задачи, квантовый выходлюминесценции может быть оптимизирован за счет выбора мартицы иконцентрации РЗИ. Однако, увеличение концентрации РЗИ в составематрицы с целью увеличения количества люминесцирующих центров, чтоказалосьбыдолжнолюминесценции,приводитьприводитккэффектуувеличениюинтенсивностиконцентрационноготушения,связанного с процессами безызлучательной передачи энергии между РЗИ. Всвязисэтим,увеличениеинтенсивностилюминесценциинанокристаллических частиц с РЗИ может быть достигнуто за счет эффектаплазмонного усиления люминесценции.
Реализация эффекта плазмонногоусиления люминесценции может быть получена за счет нанесенияметаллическихповерхностьнаночастиц,обладающихлюминесцентныхплазмоннымнаночастиц.292Крезонансомнастоящемунавременипредложено несколько подходов, позволяющих получать наночастицыметаллов на поверхности других частиц, в том числе и люминесцентных. Кнаиболее распространенным способам относится магнетронное распыление,химическое осаждение и др. [1,364–366].Как показали представленные в настоящей работе результатыисследований процессов образования новой фазы под воздействиемлазерного излучения, гибридные металл/углеродные наноструктуры могутбыть сформированы на любой поверхности, в том числе сложнойморфологии.
Исследования по получению и изучению люминесцентныхкристаллических наночастиц, легированных РЗИ, а также люминесцентныхнаночастиц с плазмонными наночастицами проводились совместно снаучнойгруппойисследовательскийпрофессораиМ.Д.МихайловатехнологическийАОинститут«Научнооптическогоматериаловедения Всероссийского научного центра «Государственныйоптический институт им. С.И.
Вавилова».Синтез люминесцентных наночастиц на основе нанокристаллическихчастиц, легированных РЗИ проводился с использованием метода Печини,который является вариантом золь-гель синтеза [367]. Преимущество методаПечини определяются возможностью синтеза сложных многокомпонентныхвеществ, характеризующихся нанокристаллической структурой. Синтезпроводят при относительно невысоких температурах, при этом исходнымикомпонентами являются растворы, что обеспечивает хорошую однородностьсинтезируемыхвеществпосоставуихорошоконтролируемуюстехиометрию. Однако использование оригинального метода Печиниприводит к формированию в значительной степени агломерированныхнаночастиц. В процессе исследований был разработан модифицированныйметод синтеза с использованием дополнительной высокотемпературнойтермической обработки в жидкой среде, которая препятствует агломерации испеканиючастиц.Модифицированный293методПечинипозволилсинтезироватьслабоагломерированныенанокристаллическиепорошкиY3Al5O12 и YVO4, легированные РЗИ [368–371].Полученные нанокристаллические люминофоры использовались длясозданиянаихосновеассоциированныхгибридов,состоящихизлюминесцентных наночастиц и плазмонных металлических наночастиц,нанесенных на их поверхность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
