Диссертация (1149201), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Послеформирования гибридных наноструктур на поверхности подложек остаткираствора удалялись при помощи ацетона и подложки сушились без нагрева.642.3Оборудованиедляисследованияфизико-химическихифункциональных свойств- СпектрофотометрИзмерение спектров поглощения используемых в данной работерастворов,подложекиполученныхгибридныхгетерометаллическихнаноструктур проводилось при помощи двухлучевого спектрофотометраPerkin Elmer Lambda 1050.Рабочий спектральный диапазон спектрофотометра Lambda 1050 дляизмерения спектров поглощения в конфигурации «на просвет» составляет175 – 3300 нм. Кроме того, для изучения свойств дисперсных систем, в томчисле и гибридных наноструктур, спеткрофотометр оснащен интегрирующейсферой диаметром 150 мм.
Спектральный диапазон измерения спектровпоглощения в интегрирующей сфере составляет 250 – 2500 нм.Спектрофотометр предоставлен ресурсным центром «Оптические илазерныеметодыисследованиявещества»Санкт-Петербургскогогосударственного университета (РЦ ОЛМИВ СПбГУ).- Оптический микроскопДля изучения морфологии сформированных гетерометаллическихнаноструктур в настоящей работе использовался оптический микроскопOlympus BX-51 (РЦ ОЛМИВ СПбГУ).Микроскоп оснащен набором микрообъективов:− увеличение 5 крат, рабочая дистанция 12 мм, числовая апертура 0.15;− увеличение 10 крат, рабочая дистанция 6.5 мм, числовая апертура 0.30;− увеличение 20 крат, рабочая дистанция 3 мм, числовая апертура 0.45;− увеличение 50 крат, рабочая дистанция 1 мм, числовая апертура 0.80;− увеличение 100 крат, рабочая дистанция 1 мм, числовая апертура 0.90.Электронная регистрация микрофотографий осуществлялась при помощицветной цифровой видеокамеры с матрицей размером 2080x1544 пикселей.65- Сканирующий электронный микроскоп, оснащенный спектрометромэнергетической дисперсииМорфологияисоставсформированныхгетерометаллическихнаноструктур исследовались с помощью сканирующего электронногомикроскопа Zeiss Merlin, оснащенного спектрометром энергетическойдисперсии Oxford Instruments INCAx-act.Основные характеристики микроскопа:− пространственное разрешение при ускоряющем напряжении 15 кВ: 0.8нм;− диапазон токов пучка: 10 пA – 300 нA;− чувствительность рентгеновского детектора по элементному составу неменее 5 %;− чувствительность рентгеновского детектора к концентрации: 0,1%;Измерения проводились в Междисциплинарном Ресурсном Центре понаправлению "Нанотехнологии" Санкт-Петербургского государственногоуниверситета (МРЦ «Нанотехнологии» СПбГУ).
Для нанесения графитовогопокрытия использовалась система подготовки образцов для сканирующеймикроскопии Gatan PECS (МРЦ «Нанотехнологии» СПбГУ).- Просвечивающий электронный микроскопСтруктура биметаллических наночастиц в составе сформированныхгибридных наноструктур исследовалась с помощью просвечивающихэлектронних микроскопов Zeiss Libra 200FE (МРЦ «Нанотехнологии»СПбГУ), Titan3 80-200 (Эрланген, Германия) и FEI Titan 80-200 TEM/STEM стехнологией ChemiSTEM, оснащенном 4 детекторами EDX (Линчепинг,Швеция).При помощи изображений, полученных просвечивающим электронныммикроскопом,определялисьпараметрыбиметаллических наночастиц.66кристаллическойрешетки- Гелиевый микроскопМорфологиясформированныхгетерометаллическихнаноструктурисследовалась с помощью сканирующего ионного гелиевого микроскопаZeiss ORION (МРЦ «Нанотехнологии» СПбГУ).Основные параметры микроскопа Zeiss ORION:− ускоряющее напряжение 10-40кВ;− ток ионного пучка: 0,1-100 pA;− разрешение детектора вторичных электронов по резкости края: 0,6 нм;− наличие детектора обратно-рассеянных ионов;− наличие системы компенсации поверхностного заряда электроннымпучком.- СпектрофлуориметрИзмерения спектров люминесценции проводились при помощиспектрофлуориметра Horiba Jobin Yvon Fluorolog-3 (РЦ ОЛМИВ СПбГУ).Спектрофлуориметр представляет собой модульную систему с ксеноновойлампой мощностью излучения 450 Вт в качестве источника возбуждениялюминесценции.Параметры монохроматоров возбуждения и регистрации люминесценции:− двойной монохроматор по схеме Черни-Тернера с плоскойдифракционной решеткой с углом блеска оптимизированным дляультрафиолетовой области (330 нм);− фокусировка сохраняется для длин волн в диапазоне 200 – 950 нм;− полоса пропускания в диапазоне от 0 до 30 нм;− точность установки длины волны – 0.5 нм.Измерения спектров люминесценции проводились при длине волнывозбуждения 325 нм в спектральном диапазоне от 400 до 650 нм с шагом 1нм, время накопления сигнала 0,1 с.67- Спектрометр комбинационного рассеяния светаИзмерения спектров комбинационного рассеяния света проводились сиспользованием спектрометра Bruker SENTERRA (РЦ ОЛМИВ СПбГУ), вкоторомспектрометркомбинационногорассеянияобъединенсконфокальным микроскопом.Спектральное разрешение спектрометра: 3 см-1.
Измерения спектровКРС были выполнены при накачке лазером Nd:YAG (532 нм, мощность 20мВт). Исследования спектров ГКР гетерометаллических наноструктурпроводились при мощности возбуждения не более 5 мВт. Диаметр пятнафокусировки составлял около 60 мкм, время накопления сигнала 30 с (сигналусреднялсяпо10измерениям).Дляанализавоспроизводимостиисследуемого сигнала поверхностно-усиленных спектров КРС измеренияпроводили в трех пространственно-разделенных участках одной и той жеподложки, а также на различных подложках.- ИК-Фурье спектрометрИзмерения инфракрасных спектров проводились с использованием ИКФурье спектрометра Thermo Scientific Nicolet 8700 (РЦ ОЛМИВ СПбГУ).Основные характеристики спектрометра:− спектральный диапазон: 11000 – 350 см-1;− разрешение: 0.1 см-1;− воспроизводимость по волновому числу: 0.01 см-1.Измерения ИК спектров гетерометаллических наноструктур проводилисьс использованием приставки нарушенного полного внутреннего отражения.Приставка основана на кристалле алмаза и оптической схеме однократногоотражения.
Для измерения ИК спектров готовилась взвесь гибридныхнаноструктур в ацетоне и высаживалась на поверхности кристалла. Послеполного испарения ацетона производилась регистрация спектров.Приприготовлениирастворовгетерометаллическихкомплексовиспользовалась центрифуга Sigma Laborzentrifugen 2-16P (РЦ ОЛМИВСПбГУ).68Центрифугирование растворов проводилось в одноразовых полиэтиленовыхкюветах объемом 1 мл для удаления из объема не растворившихся фракций.Скоростьвращениязадаваласьнауровне10000об./мин,времяцентрифугирования 10 мин.При приготовлении взвеси гибридных наноструктур в растворителе дляпроведенияисследованийоптическихсвойствиспользоваласьультразвуковая ванна CT-410B (РЦ ОЛМИВ СПбГУ).
Диспергированиепроводилось при комнатной температуре, мощности ультразвуковой ванны200 Вт в течение 10 мин.Выводы: Данная глава посвящена описанию экспериментальных установок,лазерному методу и методике создания наноструктур, а так же методамисследования состава, структуры, функциональных и оптических свойствполученных наноструктур. Представлен созданный комплекс по лазерномуформированию наноструктур. Описаны широкие возможности примененияметодалазерногоформированиянаноструктур:возможнополучениенаноструктур различного состава на различные виды поверхностей.69Глава 3.
Гибридные C-Au-Ag наноструктуры, получение и исследованиефизико-химических свойствВ результате проведения серии экспериментов по лазерномувоздействию на растворы металлоорганических комплексов с дозойоблучения равной 90 Вт*с/см2 обнаружено, что в объеме раствораформируется твердая фаза. На рисунке 3.1 представлены микрофотографииполученныхнаноструктур.Дляизучениякомпонентногосоставананоструктур были сняты спектры энергетической дисперсии в точке и собласти кластера (рисунок 3.1).Рисунок 3.1 – микрофотография кластера, состоящего из наночастиц.Указана область, в которой снят спектр энергетической дисперсии.Как видно из спектров энергетической дисперсии на рисунке 3.1 всостав полученных наноструктур входит углерод, золото и серебро.70Микрофотографии наноструктур были сделаны при различныхускоряющих напряжениях микроскопа (рисунок 3.2), что позволяет болеекачественно рассмотреть морфологию и структуру полученных наночастиц.Рисунок 3.2 - микрофотографии гибридных наноструктур, полученные насканирующем электронном микроскопе при различных увеличениях иускоряющих напряжениях: а – 2 кВ, б – 1 кВ, в –10 кВ, г – 20кВ.Наноструктуры представляют из себя шероховатые сферическиеструктуры, внутри и на поверхности которых содержатся наночатицы болеетяжелыхэлементов,какэтовидно,например,нарисунке(г).Предположительно светлые пятна – это металлические наночастицы, болеетемный материал, является более легким, органическим соединением.
Дляподтвержденияэтойгипотезыбылипроведеныдополнительныеэксперименты на сканирующем ионном гелиевом микроскопе Zeiss ORION,результат представлен на рисунке 3.3.71Рисунок 3.3 - микрофотография наноструктуры, осажденной из раствораметаллоорганического комплекса.Исходя из спектров энергетической дисперсии (рисунок 3.1) и рисунка3.3 было сделано предположение, что наноструктуры состоят из углероднойматрицы, размеры которой и определяют общий размер структуры (20-300нм), в которой содержатся нанокластеры металла (золота, серебра) (2-5 нм).На рисунке 3.4 представлено распределение наноструктур, полученныхв объеме раствора, по размерам.Рисунок 3.4 – Распределение синтезированных в объеме наноструктурпо размерам.72Средний размер наноструктур в объеме равен 150 ± 48 нм.На рисунке 3.5 представлено изображение с просвечивающегоэлектронногомикроскопа(ПЭМ)(ZeissLibra200FE с детекторомэнергетической дисперсии X-Max) одиночной наночастицы, на вставкепредставлена дифракция электронов в месте, которое отмечено намикрофотографии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
