Диссертация (1145499), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Особенностью подхода, разработанного впредставляемойдиссертации,являетсявозможностьформированиягибридных наноструктур на поверхностях любого типа в результателазерноговоздействиянаграницуразделаподложка/растворсупрмолекулярных комплексов. Интересным развитием данного методаможет быть исследование возможности формирования гибридных Au-Ag/Cнаночастиц на поверхности нанокристаллических люминофоров.
В данномслучае кристаллические люминесцентные наночастицы могут играть роль«подложки»длялазерно-индуцированногоосаждениягибридныхнаночастиц.Для реализации процесса осаждения готовилась смесь коллоидногораствора люминесцентных кристаллических наночастиц (YVO4:Eu3+) ирастворасупрамолекулярногокомплекса(C23AgCl)вдихлорэтане.Приготовленную смесь помещали в кварцевую кювету и подвергаливоздействию излучения гелий-кадмиевого лазера (325 нм, режим генерации –непрерывный, мощность излучения 10 мВт, диаметр лазерного пучка – 5 мм),длительность лазерного воздействия составляла 1 час. Во время облученияраствор перемешивали при помощи встряхивателя Вортекс V3 (скоростьвращения 500 об./мин, амплитуда вращения 3 мм).
На рисунке 6.23представлены изображения исходных люминесцентных кристаллических294абРисунок 6.23 (а) СЭМ изображения люминесцентных кристаллическихнаночастиц (YVO4:Eu3+), (б) люминесцентные кристаллические наночастицы,с осажденными гибридными НЧ, выделенные из раствора после лазерноговоздействия.наночастиц (YVO4:Eu3+), а также структур, выделенных из раствора послелазерного воздействия. Как видно из рисунка 6.25 б, на поверхностинанокристаллических люминофоров произошло формирование более мелкихнаночастиц размер которых составляет 10 – 20 нм.Согласно данным EDX анализа (рис.
6.24) структуры, выделенные израствора после лазерного воздействия, содержат элементы, соответствующиенанокристаллическим частицам ванадата иттрия и гибридным плазмоннымAu-Ag/C наночастицам. Наличие Al и O связано с сигналом от подложки(полученныеструктуры,выделенныеизрастворапослелазерноговоздействия наносились на подложки Al2O3). Отсутствие посторонниххимических включений свидетельствует о высокой химической чистотесинтезированных структур.295Al2000AuCOV1000YAuYAuAgVV00123456Энергия (кэВ)Рисунок 6.24 EDX спектр наноструктур, выделенных из раствора послелазерного воздействия.Нарисунке6.25нанокристиллическихпредставленычастицYVO4:Eu3+,спектрыатакжелюминесценцииассоциированныхYVO4:Eu3+@Au-Ag/С наночастиц. Возбуждение люминесценции поводилосьна длине волны 300 нм, что соотвествует собственному поглощениюматрицы YVO4 за счет групп VO43–, возбуждение ионов европия происходитза счет безызлучательной передачи энергии [372].
Как видно из рисунка,интенсивность люминесценции ассоциированных гибридов превышаетинтенсивность люминеценции нанокристиллических частиц YVO4:Eu3+,коэффициент усиления составляет 1.6.296Рисунок 6.25 Спектры люминесценции нанокристиллических частицYVO4:Eu3+, а также ассоциированных YVO4:Eu3+@Au-Ag/С наночастицВыводы к главе 6Внастоящейглавепредставленырезультатыэкспериментальныхисследований по установлению взаимосвязи "способ получения – состав –структура – свойство" для твердофазных материалов, полученных врезультате воздействия лазерного излучения на гетерогенную системуподложка/растворметаллоорганическихкомплексов.Врезультатепроведения экспериментов установлено, что:1.
Гибридные металл/углеродные Au-Ag@C наночастицы демонстрируютэффектгигантскогокомбинационногорассеяниясветадлянизкоконцентрированных растворов орагических и биологическихпримесей (бриллиантовый зеленый, родамин 6Ж, антрацен, кровь).КоэффициентусиленияГКРдетектироватьорганическиесоставляетпримесив105,чторастворахпозволяетвплотьдоконцентраций 10-7М. Металл/углеродные Au-Ag@C наночастицы,297осажденные на поверхности покровных стекол микроскопа могут бытьиспользованы в качестве ГКР активных подложек в том числе прианализе биологических растворов, содержащих органические примеси(например,растворантраценавинтралипиде),атакжемногокомпонентных растворов (например, раствор крови и антрацена).2.
Термический отжиг металл/углеродных Au-Ag/C наночастиц позволяетизменять соотношение компонентов (Au, Ag, C) в составе наночастиц,а также их морфологию следствием чего является изменениекоэффициента усиления ГКР. Наибольший коэффициент усиления дляраствора Р6Ж – 4.8 105 был получен для наночастиц, отожженных притемпературе 200°C.3.
Гибридные металл/углеродные Au-Ag/C наночастицы обеспечиваютвозможность сорбирования исследуемого вещества из растворов, атакже его детектирование и идентификацию, например, методамиспектроскопии комбинационного рассеяния света, за счет усилениярегистрируемоговнедреннымиКРСвсигналауглероднуюплазмоннымиматрицу.наночастицами,Продемонстрированавозможность сорбирования антрацена из спиртового раствора, а такжекрови из водного раствора.4. Фотохимическая природа процесса осаждения твердой фазы израстворов металлоорганических комплексов позволяет контролироватьзону формирования гибридных наночастиц и локализовать ихформированиеособенностьвобластипроцессалазерноговоздействия.лазерно-индуцированногоУказаннаяосажденияизрастворов металлоорганических комплексов была использована длясоздания микрочипа – матрицы микроразмерных элементов, состоящейиз 100 элементов (10х10), диаметр одного элемента составляет около20мкм,расстояниеПродемонстрированамеждуэлементамивозможность298составляетиспользования100мкм.микрочипавкачестве подложек для детектирования сигнала ГКР при анализе малыхобъемов (мкл) низкоконцентрированных веществ (10-6М).5.
Продемонстрированавозможностьосаждениягибридныхметалл/углеродных Au-Ag/C наночастиц на поверхности мембран (втом числе внутри пор) анодированного оксида алюминия с высокимхарактеристическим отношением длина пор/диаметр пор (10 мкм/150нм). Количество осажденных наночастиц может контролироваться засчет изменения времени лазерного воздействия на поверхностьмембран, погруженных в раствор металлоорганического комплекса.Полученные структуры (мембраны с осажденными гибридными AuAg/Cнаночастицами)могутбытьиспользованыдляэлектрокаталитического окисления глюкозы.6. Исследованыоптическиесвойствагибридныхнанопластинграфеноподобного кристаллического гидрогенизированного углеродаинтеркалированногоОбнаруженобиметаллическимидвулучепреломлениедвулучепреломлениясоставляетAu-Agнанокластерами.нанопластин,0.102.величинаПродемонстрированавозможность резки и локальной модификации свойств нанопластин сиспользованием сфокусированного ионного пучка, что может бытьиспользовано для создания элементной базы для нанофотоники исистем управления оптическими сигналами.7.
Продемонстрированавозможностьсозданияассоциированныхгибридов – люминесцентных нанокристаллических частиц YVO4:Eu3+ сосажденныминаповерхностьметалл/углероднымиAu-Ag/Cнаночастицами. Такие гибриды могут быть использованы дляполученияплазмонно-усиленнойлюминесценциинанокристаллических частиц, что представляет интерес при созданиилюминесцентныхбиологическихметокдлярешениявизеализации очагов поражения и диагностики заболеваний.299задачЗаключениеПредставленный в диссертации комплекс исследований позволил сединыхпозицийпровестипоследовательныйанализпроцессовформирования твердофазных веществ в результате воздействия лазерногоизлучениякакнагомогенные(растворысолейметалловиметаллоорганических комплексов), так и на гетерогенные системы (границараздела твердое тело/раствор) в различных режимах воздействия –термохимическомифотохимическом.Главнымрезультатомтакогосистематического рассмотрения стало обнаружение нового класса эффектов–лазерно-индуцированногоразложениягетерометаллическихсупрамолекулярных комплексов в условиях фотохимического воздействия нарастворыуказанныхтвердофазныхкомплексоввеществ,ипоследующегопредставляющихформированиясобойгибридныеметалл/углеродные наноматериалы.
Впервые изучены процессы деструкцииметеллоорганических комплексов под воздействием низкоинтенсивноголазерного излучения, впервые синтезированы таким способом твердофазныенаноматериалы и исследованы их физико-химические свойства. В результатепроведения исследований получен новый гибридный кристаллическийметалл/углеродный наноматериал, обладающий уникальными оптическимисвойствами.Набазефотохимическихпроцессовсупрамолекулярныхконтролируемогопроведенногокомплексовсинтезавсистематическогорастворахгетерометаллическихразработаногибридныханализарешениеаморфныхипроблемыкристаллическихметалл/углеродных наноматериалов с заданными характеристиками.Основныевыводыдиссертациимогутбытьсформулированыследующим образом:1.
Впервые установлены и подтверждены экспериментально стадиитермохимических процессов, приводящих к получению металлической фазыв результате воздействия лазерного излучения на гетерогенные системы300подложка/раствор электролита: локальный нагрев раствора электролита доотносительно невысоких температур, следствием чего является образованиезародышей металла на поверхности подложки; последующий нагревгетерогенной системы до температур порядка сотен градусов Цельсиявследствие эффективного поглощения лазерного излучения осажденнойметаллической фазой, результатом чего является последующий ростзародышей и образование сплошного слоя металла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
