Автореферат (1149200), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Уменьшение ширины пикапоглощения связано с уменьшением константы затухания плазмонныхколебаний, которая обратно пропорциональна радиусу металлическихнанокластеров.ФункциональныесвойстваполученныхгибридныхC-Au-Agнаноструктур исследованы при помощи следующих методов:−спектроскопия комбинационного рассеяния света для изучения явленияповерхностно-усиленного комбинационного рассеяния света;−спектроскопия комбинационного рассеяния света и люминесцентнаяспектроскопия для изучения сорбирующих свойств.Для изучения ГКР-активности полученных структур в настоящей работеиспользовался краситель Родамин 6Ж (Р6Ж). На рисунке 6а представленыспектры ГКР при различных концентрациях исследуемого красителя.12Рисунок 6 – а) спектры ГКР при концентрациях Р6Ж от 10-4 до 10-8М, б)спектры КРС кристаллического антрацена и ГКР антрацена с концентрацией 106М в 2% растворе интралипида.Как видно из рисунка с уменьшением концентрации Р6Ж уменьшаетсяинтенсивность полос комбинационного рассеяния света и предел обнаружениясоставляет 10-8 М, что соответствует данным по пределу обнаружения длянаиболее широко изученных ГКР-активных подложек, известных в литературе.Пределом обнаружения называется минимальное содержание определяемоговещества в пробе, сигнал от которого можно достоверно отличить от фона(соотношение сигнал/шум не хуже 3/1).Рассчитанный согласно формуле 1 коэффициент усиления сигнала ГКРсоставляет 5*105.
= ⁄(1), ⁄где EF – коэффициент усиления, ISERS – интенсивность ГКР, Nsurf – количествомолекул, участвующих в ГКР, IRaman – интенсивность КРС, Nvol – количествомолекул, участвующих в КРС.Проведен эксперимент по детектированию следов антрацена в модельнойбиологической среде – 2% растворе интралипида. На рисунке 6б представленыспектры КРС кристаллического антрацена и ГКР антрацена с концентрацией10-6 моль на литр в интралипиде. Как видно из графика, антрацен может быть суверенностью обнаружен и идентифицирован в сложной биоорганическойсреде, что демонстрирует возможность использования полученных гибридныхC-Au-Ag наноструктур для решения биомедицинских задач.Известно, что углеродные материалы являются прекрасными сорбентами.В нашем случае гибридный материал на 90% состоит из углеродной фазы.
Дляизучения сорбционных свойств использовались спектроскопия люминесценциии спектроскопия комбинационного рассеяния света. Сорбционные свойствагибридных материалов были проверены на таких веществах, как водныйраствор крови (2 г/л) и раствор антрацена в спирте (10-2 г/л). Обнаружено, что сувеличением времени погружения подложки с гибридными наноструктурами ввышеуказанные растворы, растет интегральная интенсивность полос13комбинационного рассеяния света и полос люминесценции исследуемыхвеществ, что свидетельствует об их сорбировании.С помощью воздействия лазерным излучением на растворысупрамолекулярных металлорганических комплексов при использованиимикрообъектива возможно создание микрочипов, востребованных дляпроведения экспресс анализов в лабораториях экологического, медицинского ифармакологического мониторинга.
Диаметр элементов созданного микрочипасоставляет 25 мкм, расстояние между элементами 100 мкм, количествоэлементов 100 штук (рисунок 7).Рисунок 7 – микрофотографии созданного микрочипа с различнымувеличением.Идея конструкции микрочипа состоит в том, что на отдельных элементахвозможно изучение различных веществ. Для исследования требуются малыеколичества вещества (микролитры), дозирование вещества возможно припомощи микропипеток под контролем оптического микроскопа. На рисунке 8представлены спектры ГКР исследуемых веществ, полученных с 3-х различныхэлементов (на первом раствор цельной человеческой крови, на втором растворантрацена и на третьем смесь растворов крови и антрацена).Рисунок 8 - спектры ГКР: раствор цельной человеческой крови (2 г/л),раствор антрацена (2*10-2 г/л), смесь растворов крови и антрацена.Как видно из спектров микрочип может использоваться как длядетектирования веществ с малой концентрацией, так и их идентификации вмногокомпонентных смесях.
Также получен сигнал ГКР низких концентраций14суперэкотоксикантов (антрацен 10-6 г/л) и биологических объектов (препараткрови (2 г/л), альбумин (10-2 г/л)).В заключении обобщены результаты исследований, изложены егоосновные выводы, научно практические рекомендации, перспективные вопросыдальнейших исследований.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ•Разработан метод лазерного формирования ГКР-активных наноструктур;•Методами СЭМ, ПЭМ, КРС, ИК-Фурье и спектроскопии поглощенияисследованы физико-химические свойства (морфология, состав структур).•Показано, что полученные наноструктуры представляют собойгибридный материал: сферы из аморфного гидрогенизированного углерода (20300 нм) со стохастически распределенными в объеме биметаллическими Au-Agнанокластерами (1-5 нм);•Разработаны способы управления параметрами (размер, морфология,состав) гибридных С-Au-Ag наноструктур;•Проведено построение теоретических спектров поглощения полученныхнаноструктур на основе модели эффективной среды и формулы МаксвеллаГарнетта.•Исследованы процессы гигантского комбинационного рассеяния света нагибридных С-Au-Ag наноструктурах для случая стандартных красителей,суперэкотоксикантов и биологических объектов, определены пределыдетектирования этих веществ и коэффициенты усиления;•Показана возможность сорбирования веществ гибридными С-Au-Agнаноструктурами;•Показана возможность детектирования низкоконцентрированныхпримесей в органических и биоорганических средах; показано, что пределдетектирования веществ в малых концентрациях (~10-6 г/л) сравним смировыми аналогами наноструктурированных ГКР-адаптивных подложек;•Продемонстрирована возможность адаптации метода лазерногоформирования гибридных С-Au-Ag наноструктур для создания микрочипов ипроведения экспресс анализа ультра-малых объемов веществ для решения задачфармацевтики, экологии и биомедицины.15СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ1.
Поволоцкая А.В., Поволоцкий А.В. «Лазерный метод осаждения меди израствора электролита на поверхность диэлектрика» Научно-техническийвестник СПБГУ ИТМО. Выпуск 37. Современная физика. Труды молодыхученых. Стр. 123-127. (личный вклад – 90%)2. Поволоцкий А.В., Поволоцкая А.В., Лесик М.А., Маньшина А.А. «Лазерноиндуцированное осаждение меди из водных растворов CuSO4, CuCl2,Cu(CH3COO)2 и Cu(NO3)2» Вестник СПбГУ Сер. 4, вып. 4.
С. 35-43. 2010.(личный вклад – 30%)3. Ю.С. Тверьянович, В.А. Кочемировский, А.А. Маньшина, А.В. Поволоцкий,Поволоцкая А.В., С.В. Сафонов, И.И. Тумкин, Монография «Лазерноиндуцированное осаждение золота и меди из растворов» СПб.: ЛГУ им. А.С.Пушкина, – 132 с. 2010. (личный вклад – 12%)4. Manshina A.A., Povolotskiy A.V., Povolotskaya A.V., Ivanova T.Yu., KoshevoyI.O., Tunik S.P., Suvanto M., Pakkanen T.A. Laser-induced heterometallic phasedeposition from solutions of supramolecular complexes / Surface & CoatingsTechnology 206 (2012) 3454–3458.
(личный вклад – 20%)5. A. Povolotskiy, A. Povolotckaia, Y. Petrov, A. Manshina, S. Tunik Laser-inducedsynthesis of metallic silver-gold nanoparticles encapsulated in carbon nanospheres forsurface-enhanced Raman spectroscopy and toxins detection/ Appl. Phys. Lett. 103,113102 (2013). (личный вклад – 40%)6. Киреев А.А., Ольшин П.К., Колесников И.Е., Михайлов М.Д., ПоволоцкийА.В., Поволоцкая А.В., Маньшина А.А. Определение нанограммовых количествсуперэкотоксикантов с помощью поверхностно-усиленного комбинационногорассеяния света на гибридных C-Au-Ag наночастицах, Современные проблемынауки и образования 2013, №5 (личный вклад – 30%)7.
Киреев А.А., Ольшин П.К., Колесников И.Е., Михайлов М.Д., ПоволоцкийА.В., Поволоцкая А.В., Маньшина А.А., Синтез и исследование гибридных CAu-Ag наночастиц, Современные проблемы науки и образования 2013, №4(личный вклад – 40%)8. Патент РФ № 2444161 от 27.02.2012. «Способ лазерного нанесенияметаллических покрытий и проводников на диэлектрики». Авторы: МаньшинаА.А., Поволоцкий А.В., Поволоцкая А.В., Туник С.П., Кошевой И.О., ГрунскийО.С., Курочкин А.В., Тверьянович Ю.С.
Патентообладатель: Федеральноегосударственное образовательное учреждение высшего профессиональногообразования Санкт-Петербургский государственный университет (личныйвклад – 30%).16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
