CZ2014771A3 - Způsob přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, vrstva koloidních částic stříbra na skleněném podkladu a použití této vrstvy - Google Patents

Způsob přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, vrstva koloidních částic stříbra na skleněném podkladu a použití této vrstvy Download PDF

Info

Publication number
CZ2014771A3
CZ2014771A3 CZ2014-771A CZ2014771A CZ2014771A3 CZ 2014771 A3 CZ2014771 A3 CZ 2014771A3 CZ 2014771 A CZ2014771 A CZ 2014771A CZ 2014771 A3 CZ2014771 A3 CZ 2014771A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
layer
glass substrate
sonication
silver
silver particles
Prior art date
Application number
CZ2014-771A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ305600B6 (cs
Inventor
Robert Prucek
Petr Suchomel
Libor Kvítek
Aleš Panáček
Original Assignee
Univerzita Palackého v Olomouci
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univerzita Palackého v Olomouci filed Critical Univerzita Palackého v Olomouci
Priority to CZ2014-771A priority Critical patent/CZ305600B6/cs
Priority to PCT/CZ2015/050010 priority patent/WO2016074653A2/en
Publication of CZ2014771A3 publication Critical patent/CZ2014771A3/cs
Publication of CZ305600B6 publication Critical patent/CZ305600B6/cs

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

Řešení se týká způsobu přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, vyznačený tím, že se roztok sestávající z rozpouštědla, rozpustné stříbrné soli, amoniaku a redukčního činidla podrobí působení ultrazvuku v přítomnosti podkladu ze vzniku vrstvy koloidních částic stříbra na podkladu. Dále řešení poskytuje vrstvu koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravitelnou tímto způsobem a její použití pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii s excitačním laserem s vlnovou délkou v rozsahu od 532 nm do 1064 nm.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu sonochemické přípravy vrstev částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, ktejá představuje velice slibnou a citlivou, analytickou metodu. Vynález sěTýkárpodkladn· připraví telnéW tímto způsobeny” / ' / '-·» < ř 'X/ ~ íFρ-'γ
Dosavadní stav techniky
Fleischmannův objev povrchem zesíleného Ramanova rozptylu (SERS) v roce 1974 na stříbrné elektrodě a zejména jeho znovuobjevení na koloidních částicích stříbra v roce 1977 Creightonem znamenal vznik nové velmi citlivé analytické metody, umožňující detekci molekul v oblasti piko až femtomolů (Doeming W. E. and Nie S. M., J Phys Chem B, 106, 2002). Vysoké zesílení, dosahujících hodnot až 1015 umožnilo dokonce detekci jediné molekuly adsorbované na jediné nanočástici stříbra (Michaels M. et al. J Am Chem Soc, 121, 1999; Nie S. and Emory S. R., Science, 275, 1997). Některé studie ukázaly, že takto vysoká hodnota zesílení je dosahována jen na částicích určitých velikostí, které se označují jako „hot particles“. Optimální velikost těchto částic závisí na vlnové délce laseru použitého k excitaci, a činí přibližně 70 až 200 nm pro excitační vlnové délky v rozmezí od 488 do 647 nm. Na základě zmíněné závislosti velikosti „hot particles“ pro danou vlnovou délku laseru lze předpokládat, že při použití laserů v červené (785 nm) a blízké infračervené oblasti (1064 nm), bude největší zesílení Ramanova signálu dosahováno na částicích stříbra s velikostí 300 až 400 nanometrů. Bohužel částice těchto rozměrů nejsou v roztoku stabilní a během několika hodin sedimentují. Nanočástice stříbra o rozměrech několika jednotek až desítek nanometrů již stabilní obvykle bývají, a to po dobu i několika roků. Tyto nanočástice stříbra však samy o sobě většinou neposkytují povrchové zesílení Ramanova signálu a za tímto účelem musejí být aktivovány. K tomu se často využívá přídavku roztoku anorganických iontů. (Leopold, N. and Lendl, B. J Phys Chem B 107, 2003; Michaels A. et al., J Am Chem Soc 121, 1999; Leng W. N. et al., J Raman Spectrosc 37, 2006; Zhang P. X. et al., J Raman Spectrosc 21, 1990; Campbell M. et al., J Raman Spectrosc 30, 1999; Doering W. E. and Nie S. M., J Phys Chem B 106, 2002). V těchto případech však dochází k nereprodukovatelné a pomalé agregaci nanočástic stříbra, což se projevuje nereprodukovatelností Ramanova signálu a poměrně dlouhou dobou aktivace.
Nevýhodu časové nestability částic stříbra kvůli jejich agregaci či sedimentaci lze překonat použitím vrstev kovu či vrstev nanočástic (Van Duyne, R. P., et al., J Chem Phys, 99, 1993) na vhodném podkladu (např. křemen či sklo). (Heas, A. J., et al., J Am Chem Soc, 128, 2006) Nej používanějšími materiály pro účely SERS jsou stříbro a zlato. Stříbro má oproti zlatu výhodu jak z hlediska ceny, tak i jeho vhodnějších optických vlastností potřebných pro aplikaci v oblasti SERS (Endo, T. et al., Anal Chem 78, 2006).
Metody ukládání vrstev lze obecně rozdělit na depozici z plynné fáze a na metody růstu vrstev z kapaliny. Do fyzikálních technik depozice z plynné fáze patří metody naparování, epitaxe z molekulárních svazků, naprašování. Do chemických metod pak chemická depozice z plynné fáze, či metody růstu vrstev z kapaliny, kam se řadí elektrochemická depozice, chemická depozice z roztoku, Langmuir-Blodgett metoda ukládání vrstev a samovolně organizované vrstvy (Cao, G., Nanostructures and nanomaterials: synthesis, properties and applications, Imperiál College Press, Londýn, 2004). K přípravě vrstev nanočástic na skleněném podkladu lze také použít litografíckou metodu spočívající v prvotním kroku na vytvoření samo-organizované vrstvy polystyrénových částic. Tato matrice pak slouží jako litografická maska, kdy po depozici ušlechtilého kovu (nejčastěji stříbro či zlato) jsou polystyrénové částice odstraněny za využití organického rozpouštědla (Hicks, E. M., J Phys Chem B 109, 2005; Měli, M.V. and Lennox, R.B., J Phys Chem Clil, 2007; Straník, O., et al., Sensor Actuat B-Chem 107, 2005; Haes, A. J., et al., J Phys Chem B 108, 2004; Hicks, E. M., et al., J Phys Chem Clil, 2007). Nevýhodou většiny výše uvedených metod jsou jednak jejich ekonomické nároky na instrumentální vybavení či případně časová zdlouhavost přípravy vrstev.
Další možností je použití metody postupného ukládání jedné či více vrstev nanočástic za využití polyelektrolytů, jako například polydiallyldimethylammonium chloridu (PDDA). V těchto případech jsou vrstvy částic vytvářeny prostřednictvím elektrostatické interakce mezi jednotlivými vrstvami. Tuto techniku lze použít pro nanášení nanočástic stříbra na i jiné podklady než je sklo či křemen. Nevýhodou této techniky je však její zdlouhavost, nutnost dokonalého očištění skleněného podkladu a dokonalého promytí během jednotlivých kroků přípravy vrstvy (Chapman, R. and Mulvaney, P., Chem Phys Lett, 349, 2001).
Mimoto přítomnost značného množství polyelektrolytů v připravené vrstvě nanočástic může negativně ovlivňovat její efektivitu při použití v rámci SERS. Jako další příklad jiné polymemí látky použité k přípravě vrstev nanočástic stříbra může sloužit polyethylenimin (PEI) (Michna, A., et al., J Colloid Interf Sci, 345, 2010).
Jinou alternativou tvorby vrstev nanočástic stříbra je využití 3-aminopropyltriethoxysilanu (APTES). Tato látka je schopna se kovalentně navázat po hydrolýze ethoxylových skupin na
- 3 povrch skleněného či křemenného podkladu. Amino skupina uvedené molekuly je pak skrze volný elektronový pár schopna vázat nanočástice stříbra. (Kim, J., et al., Surf Sci, 602, 2008). Tato technika však vyžaduje důkladné očištění skleněného či křemenného podkladu, poté jeho následnou aktivaci v roztoku 30% Η2Ο2 a H2SO4 (1:3) nebo 5:1:1 H20/NH40H/30%H202. Navíc je nutno předem nanočástice stříbra připravit samostatnou metodou pro jejich následné nanášení na vrstvu 3-aminopropyltriethoxysilanu zachycenou na skleněném či křemenném podkladu. Celý tento proces vytvoření vrstvy nanočástic je poměrně časově náročný a zabere několik hodin.
Prostřednictvím sonochemické přípravy byly připraveny vrstvy částic stříbra na skleněném podkladu, u nichž byla testována jejich antibakteriální aktivita. Připravené vrstvy za použití stabilizátoru (PVP) obsahovaly však značně polydisperzní směs částic v rozsahu od jednotek do stovek či tisíců nanometrů (Perkas N. et al. Nanotechnology 19, 2008). Velká polydisperzita nanesených částic výrazně snižuje reprodukovatelné použití vrstvy částic v oblasti SERS. Předmětem US 2014017448 je příprava vrstev stříbra pro aplikaci v SERS pomocí tisku disperze obsahující stabilizované částice stříbra na vhodný podklad. Po nanesení vrstvy je však nutné tento podklad nechat projít tepelnou úpravou pro odstranění zbytkového organického stabilizátoru. Taktéž vzniklá vrstva sestává ze značně polydisperzních částic stříbra.
CN 102628809 se týká tvorby vrstev částic drahého kovu na filtrační papír prostřednictvím fyzikální depozice kovu z plynné fáze.
Předmětem CN101566571 je poměrně experimentálně náročná příprava vrstev nanočástic stříbra, kdy je nejprve polyanilin rozpuštěn v N-methylpyrrolidonu, poté je tento roztok nanesen na skleněný podklad, následně je vytvořena vrstva zlata a teprve poté se vytváří vrstva nanočástic stříbra.
Podstatou CN101492254 je poměrně zdlouhavá a náročná příprava vrstev za využití polyelektrolytů - polydipropylen dimethyl amonium chloridu. Jedná se o obdobu přípravy vrstev uvedené v Chapman, R. and Mulvaney, P., Chem Phys Lett, 349,2001.
Předmětem patentu US6406777 je v prvém kroku leptání povrchu skleněného podkladu pro dosažení jeho zdrsnění, poté následuje tvorba adhezní vrstvy, na kterou jsou finálně agregované částice stříbra, zlata či mědi. Povrch uvedených částic je finálně modifikován thiolem.
Podstata vynálezu
Předmětem předkládaného vynálezu je způsob přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, při němž se roztok sestávající z rozpouštědla, rozpustné stříbrné soli, amoniaku a redukčního činidla podrobí
- 4 působení ultrazvuku v přítomnosti podkladu za vzniku vrstvy koloidních částic stříbra na podkladu. Za využití sonochemické redukce je tak možné v krátkém čase (jednotky minut) připravit homogenní vrstvu nanočástic stříbra aplikovatelnou jako efektivní podklad pro SERS.
Způsob se s výhodou provádí tak, že se v nádobě, v níž je vložen podklad, připraví roztok stříbrné soli (rozpouštědlem je s výhodou voda) a přidá se redukční činidlo, poté se začne provádět sonikace, přičemž ihned po zahájení sonikace se do reakční směsi přidá amoniak. S výhodou je během reakce sonikace alespoň jednou přerušena. Ve výhodném provedení se sonikace provádí po dobu 3 až 7 minut.
Koncentrace stříbrných iontů v reakčním systému je v rozmezí 0,005 až 0,1 mol.dm’3, výhodněji 0,005 až 0,05 mol.dm’, nejvýhodněji 0,005 až 0,02 mol.dm . Rozpustná stříbrná sůl je taková, jejíž rozpustnost dovoluje dosáhnout uvedené koncentrace stříbrných iontů v rozpouštědle, s výhodou ve vodě.
Redukčním činidlem je s výhodou glycerol, etylenglykol, nebo redukující sacharid, jako je glukóza nebo maltóza.
S výhodou se provádí sonochemická příprava vrstev nanočástic stříbra v plastových (a ne skleněných) reakčních nádobkách kvůli vyšší výtěžnosti nanesení stříbra na skleněný podklad v plastových nádobkách.
Předmětem předkládaného vynálezu je dále vrstva koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravitelná způsobem podle předkládaného vynálezu, kde velikost koloidních částic stříbra je v rozmezí 25 nm až 1000 nm, s výhodou 25 nm až 250 nm.
Předmětem předkládaného vynálezu je i použití vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravitelné způsobem podle vynálezu pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii s excitačním laserem s vlnovou délkou v rozsahu od 532 nm do 1064 nm.
Výhodou způsobu podle předkládaného vynálezu oproti stavu techniky je to, že jím lze připravit vrstvu koloidních částic stříbra, jež jsou použitelné pro aplikaci v povrchem zesílené Ramanově spektroskopii se
- 5 značným rozsahem vlnových délek laseru používaného k excitaci a to ve velkém rozsahu od 532 nm do 1064 nm.
Seznam vyobrazení
Obr. 1 zobrazuje fotografický snímek (a), snímek se skenovacího elektronového mikroskopu (b) a záznam UV-vis absorpčních spekter (c) vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravených dle Příkladu 1.
Obr. 2 zobrazuje fotografický snímek (a), snímek se skenovacího elektronového mikroskopu (b) a záznam UV-vis absorpčních spekter (c) vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravených dle Příkladu 2.
Obr. 3 souhrn zaznamenaných UV-vis absorpčních spekter vrstev nanočástic stříbra na skleněném podkladu opakovaně připravených dle Příkladu 2.
Obr. 4 zobrazuje fotografický snímek (a), snímek se skenovacího elektronového mikroskopu (b) vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravených dle Příkladu 4.
Obr. 5 zobrazuje fotografický snímek (a), snímek se skenovacího elektronového mikroskopu (b) vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravených dle Příkladu 5.
Obr. 6 zobrazuje fotografický snímek (a), snímek se skenovacího elektronového mikroskopu (b) vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravených dle Příkladu 6.
Obr. 7 zobrazuje povrchem zesílená Ramanova spektra adeninu o koncentraci 10'6mol.dm'3 (aplikace 20 μΐ roztoku adeninu na povrch vrstvy nanočástic stříbra na skleněném podkladu připraveném dle Příkladu 6) za použití laseru s vlnovou délkou 532 nm (a), 785 nm (b) a 1064 nm (c).
Příklady provedení vynálezu
Jako výchozí látka pro přípravu nanočástic stříbra byl použit dusičnan stříbrný (p.a., Tamda), který byl redukován etylenglykolem, glycerolem (p.a., Fluka), glukózou nebo maltózou (p.a., Sigma-Aldrich) za účinku sonikace, jejíž délka a intenzita měla vliv na velikost vznikajících nanočástic a formování vrstvy nanočástic. Další reakční komponentou byl amoniak (vodný roztok, 28 až 30 %, Sigma-Aldrich).
Koloidní částice stříbra byly připravovány a deponovány na krycích mikroskopických sklíčkách od firmy Fisher Scientific. Ta byla před procesem přípravy a depozice koloidních částic zbavena nečistot a mastnoty omytím vodou se saponátem a důkladně opláchnuta nejprve vodovodní a
- 6 následně destilovanou vodou. Pro účely depozice byla sklíčka pomocí drátěných držáků umístěna ve vertikální pozici 1 cm od sonikačního hrotu. Přípravy byly prováděny pomocí sonikátoru Qsonica Q700 (Qsonica, USA) s výkonem 700 W a frekvencí 20 kHz opatřeným titanovým hrotem o průměru 12,7 mm.
Připravené vrstvy nanočástic stříbra byly charakterizovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie (Hitachi SU6600 FEG, Německo) a pomocí záznamu jejich UV-Vis absorpčních spekter za použití spektrofotometru Specord S600 (Analytic Jena AG, Německo). UV-Vis absorpční spektra byla mimo jiné k vyhodnocení homogenity připravených vrstev nanočástic stříbra.
Povrchem zesílená Ramanova spektra byla měřena pomocí DXR Raman Microscope (Thermo Scientifíc, USA) vybaveného termoelektricky chlazeným (-50 °C) CCD detektorem a za využití laseru s vlnovou délkou 532 nm. Doba záznamu spekter činila 5 s, počet akumulací byl 16, výkon laseru 10 mW.
Povrchem zesílená Ramanova spektra při použití laserů s vlnovými délkami 785 nm a 1064 nm byla měřena za využití přenosných Ramanovských spektrometrů iRaman Plus od firmy BWTek, lne. (USA). Doba záznamu spekter činila 5 s, počet akumulací byl 5, výkon laseru 200 mW.
Měření povrchem zesílených Ramanových spekter na vrstvách nanočástic stříbra na skleněném podkladu bylo prováděno za použití adeninu o koncentraci 10’6 mol dm’3 jakožto modelového analytu. Měření probíhalo po nanesení 20 μΐ výše zmíněného roztoku adeninu na povrch skleněného podkladu s deponovanými nanočásticemi stříbra.
Příklad 1
Příprava vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu z roztoku dusičnanu stříbrného o koncentraci 0,05 mol dm’3, a za použití intenzity sonikace o hodnotě 30 % maximálního výkonu.
Do skleněné kádinky o objemu 50 ml byla do drátěné konstrukce vertikálně umístěna 4 krycí mikroskopická sklíčka. Kádinka byla upevněna do držáku a ponořena do kádinky o objemu 600 ml, ve které byla voda o laboratorní teplotě, jež zpomalovala ohřívání systému vlivem sonikace. Chladící voda byla promíchávána pomocí elektromagnetické míchačky. Do skleněné kádinky bylo automatickou pipetou odměřeno 5 ml roztoku AgNO3 o koncentraci 0,25 mol dm'3 a 16 ml destilované vody. Dále bylo do roztoku AgNO3 přidáno 2,5 ml ethylenglykolu. Následně byl doprostřed kádinky umístěn sonikační hrot tak, aby byl do reakční směsi ponořen 1 cm. Intenzita sonikátoru byla nastavena na hodnotu 30 % a časovač byl nastaven na 5 minut. Ihned po zahájení sonikace bylo do reakční směsi automatickou pipetou vpraveno 1,5 ml 3% roztoku amoniaku. Po
-7 5 minutách byla sonikace pozastavena a po dalších 30 sekundách opět zahájena na dobu 2 minut. Okamžitě po ukončení sonikace byl ze vzniklé disperze vytažen sonikační hrot a kádinka s disperzí byla nechána v klidu stát. Po 2 minutách byla disperze slita. Sklíčka byla opláchnuta destilovanou vodou a poté byla volně na vzduchu usušena. Velikost takto připravených částic stříbra deponovaných na mikroskopických sklíčkách (Obr. la) stanovených metodou SEM se pohybovala kolem 100 nm s distribucí velikostí částic 50 až 200 nm (Obr. lb). Homogenitu připravené vrstvy částic stříbra dokládají spektra absorbance zaznamenaná na 4 různých místech skleněného podkladu (Obr. lc).
Příklad 2
Příprava vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu z roztoku dusičnanu stříbrného o koncentraci 0,05 mol-dm , a za použití intenzity sonikace o hodnotě 30% maximálního výkonu.
Do skleněné kádinky o objemu 50 ml byla do drátěné konstrukce vertikálně umístěna 4 krycí mikroskopická sklíčka. Kádinka byla upevněna do držáku a ponořena do kádinky o objemu 600 ml, ve které byla voda o laboratorní teplotě, jež zpomalovala ohřívání systému vlivem sonikace. Chladící voda byla promíchávána pomocí elektromagnetické míchačky. Do skleněné kádinky bylo automatickou pipetou odměřeno 5 ml roztoku AgNO3 o koncentraci 0,25 mol dm'3 a 17,2 ml destilované vody. Dále bylo do roztoku AgNO3 přidán 2,5 ml glycerolu. Následně byl doprostřed kádinky umístěn sonikační hrot tak, aby byl do reakční směsi ponořen 1 cm. Intenzita sonikátoru byla nastavena na hodnotu 30 % a časovač byl nastaven na 5 minut. Ihned po zahájení sonikace bylo do reakční směsi automatickou pipetou vpraveno 0,3 ml 3% vodného roztoku amoniaku. Po 4 minutách byla sonikace pozastavena a po dalších 30 sekundách opět zahájena na dobu 1 minuty. Okamžitě po ukončení sonikace byl ze vzniklé disperze vytažen sonikační hrot a po 2 minutách byla disperze slita. Sklíčka byla opláchnuta destilovanou vodou a poté byla volně na vzduchu usušena. Velikost takto připravených částic stříbra deponovaných na mikroskopickém sklíčku (Obr. 2a) a stanovených metodou SEM se pohybovala kolem 120 nm s distribucí velikostí částic 25 až 150 nm (Obr. 2b). Homogenitu připravené vrstvy částic stříbra dokládají spektra absorbance zaznamenané na 4 různých místech skleněného podkladu (Obr. 2c).
Příklad 3
Ukázka opakovatelnosti přípravy vrstev částic koloidních stříbra připravená podle postupu uvedeného v Příkladu 2 dokumentovaná záznamem UV-vis spekter.
- 8 Do skleněné kádinky o objemu 50 ml byla do drátěné konstrukce vertikálně umístěna 4 krycí mikroskopická sklíčka. Kádinka byla upevněna do držáku a ponořena do kádinky o objemu 600 ml, ve které byla voda o laboratorní teplotě, jež zpomalovala ohřívání systému vlivem sonikace. Chladící voda byla promíchávána pomocí elektromagnetické míchačky. Do skleněné kádinky bylo automatickou pipetou odměřeno 1 ml roztoku AgNC^ o koncentraci 0,25 mol dm'3 a 22,7 ml destilované vody. Dále bylo do roztoku AgNO3 přidán 1 ml etylenglykolu. Následně byl doprostřed kádinky umístěn sonikační hrot tak, aby byl do reakční směsi ponořen 1 cm. Intenzita sonikátoru byla nastavena na hodnotu 30 % a doba sonikace činila 5 minut. Ihned po zahájení sonikace bylo do reakční směsi automatickou pipetou vpraveno 0,3 ml 3% vodného roztoku amoniaku. Po 4 minutách byla sonikace pozastavena a po dalších 30 sekundách opět zahájena na dobu jedné minuty. Okamžitě po ukončení sonikace byl ze vzniklé disperze vytažen sonikační hrot a po 2 minutách byla disperze slita. Sklíčka byla opláchnuta destilovanou vodou a poté byla volně ponechána vyschnout. Podle tohoto postupu byly podklady 6 krát nezávisle připraveny a byly charakterizovány pomocí záznamu absorpčních spekter (Obr. 3) částic stříbra nanesených na skleněném podkladu.
Příklad 4
Příprava vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu z roztoku dusičnanu stříbrného o koncentraci 0,005 moldm'3, a za použití intenzity sonikace o hodnotě 30^¼ maximálního výkonu.
Do plastové kádinky o objemu 50 ml byla do drátěné konstrukce vertikálně umístěna 4 krycí mikroskopická sklíčka. Kádinka byla upevněna do držáku a ponořena do kádinky o objemu 600 ml, ve které byla voda o laboratorní teplotě, jež zpomalovala ohřívání systému vlivem sonikace. Chladící voda byla promíchávána pomocí elektromagnetické míchačky. Do plastové kádinky bylo automatickou pipetou odměřeno 0,5 ml roztoku AgNOj o koncentraci 0,25 mol dm'3 a 23,9 ml destilované vody. Dále bylo do roztoku AgNO3 přidáno 0,5 ml glycerolu. Následně byl doprostřed kádinky umístěn sonikační hrot tak, aby byl do reakční směsi ponořen 1 cm. Intenzita sonikátoru byla nastavena na hodnotu 30 % a časovač byl nastaven na 5 minut. Ihned po zahájení sonikace bylo do reakční směsi automatickou pipetou vpraveno 0,1 ml 3% vodného roztoku amoniaku. Po 4 minutách byla sonikace pozastavena a po dalších 30 sekundách opět zahájena na dobu 1 minuty. Okamžitě po ukončení sonikace byl ze vzniklé disperze vytažen sonikační hrot a po 2 minutách byla disperze slita. Sklíčka byla opláchnuta destilovanou vodou a poté byla volně na vzduchu usušena. Velikost takto připravených částic stříbra deponovaných na mikroskopickém sklíčku (Obr. 4a) stanovených metodou SEM se pohybovala v rozmezí 100 až
91000 nm (Obr. 4b). V tomto případě byla vytvořena silnější vrstva koloidních částic stříbra, a proto nemohla být následně charakterizována pomocí záznamu absorpčních spekter.
Příklad 5
Příprava vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu z roztoku dusičnanu stříbrného •2 o koncentraci 0,01 moldm-, a za použití intenzity sonikace o hodnotě 30% maximálního výkonu.
Do plastové kádinky o objemu 50 ml byla do drátěné konstrukce vertikálně umístěna 4 krycí mikroskopická sklíčka. Kádinka byla upevněna do držáku a ponořena do kádinky o objemu 600 ml, ve které byla voda o laboratorní teplotě, jež zpomalovala ohřívání systému vlivem sonikace. Chladící voda byla promíchávána pomocí elektromagnetické míchačky. Do plastové kádinky bylo automatickou pipetou odměřeno 1 ml roztoku AgNO3 o koncentraci 0,25 mol dm-3 a 22,7 ml destilované vody. Dále bylo do roztoku AgNO3 přidán 1 ml glukózy. Následně byl doprostřed kádinky umístěn sonikační hrot tak, aby byl do reakční směsi ponořen 1 cm. Intenzita sonikátoru byla nastavena na hodnotu 30 % a časovač byl nastaven na 5 minut. Ihned po zahájení sonikace bylo do reakční směsi automatickou pipetou vpraveno 0,3 ml 3% vodného roztoku amoniaku. Po 3 minutách byla sonikace pozastavena a po dalších 30 sekundách opět zahájena po dobu jedné minuty. Okamžitě po ukončení sonikace byl ze vzniklé disperze vytažen sonikační hrot a po 2 minutách byla disperze slita. Sklíčka byla opláchnuta destilovanou vodou a poté byla volně na vzduchu usušena. Velikost takto připravených částic stříbra deponovaných na mikroskopickém sklíčku (Obr. 5a) stanovených metodou SEM se pohybovala v rozmezí 40 až 200 nm (Obr. 5b). V tomto případě byla vytvořena silnější vrstva koloidních částic stříbra, a proto nemohla být následně charakterizována pomocí záznamu absorpčních spekter.
Příklad 6
Příprava vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu z roztoku dusičnanu stříbrného o koncentraci 0,01 mol dm-, a za použití intenzity sonikace o hodnotě 30% maximálního výkonu.
Do plastové kádinky o objemu 50 ml byla do drátěné konstrukce vertikálně umístěna 4 krycí mikroskopická sklíčka. Kádinka byla upevněna do držáku a ponořena do kádinky o objemu 600 ml, ve které byla voda o laboratorní teplotě, jež zpomalovala ohřívání systému vlivem sonikace. Chladící voda byla promíchávána pomocí elektromagnetické míchačky. Do plastové kádinky bylo automatickou pipetou odměřeno 1 ml roztoku AgNO3 o koncentraci 0,25 mol dm a 22,7 ml destilované vody. Dále bylo do roztoku AgNO3 přidán 1 ml maltózy. Následně byl doprostřed ·
-10kádinky umístěn sonikační hrot tak, aby byl do reakční směsi ponořen 1 cm. Intenzita sonikátoru byla nastavena na hodnotu 30 % a časovač byl nastaven na 5 minut. Ihned po zahájení sonikace bylo do reakční směsi automatickou pipetou vpraveno 0,3 ml 3% vodného roztoku amoniaku. Po 3 minutách byla sonikace pozastavena a po dalších 30 sekundách opět zahájena po dobu jedné minuty. Okamžitě po ukončení sonikace byl ze vzniklé disperze vytažen sonikační hrot a po 2 minutách byla disperze slita. Sklíčka byla opláchnuta destilovanou vodou a poté byla volně na vzduchu usušena. Velikost takto připravených částic stříbra deponovaných na mikroskopickém sklíčku (Obr. 6a) stanovených metodou SEM se pohybovala v rozmezí 30 až 150 nm (Obr. 6b). V tomto případě byla vytvořena silnější vrstva koloidních částic stříbra, takže nemohla být charakterizována pomocí záznamu absorpčních spekter.
Příklad 7
Použití připravených vrstev nanočástic stříbra podle postupu uvedeného v Příkladu 6 v oblasti povrchem zesílené Ramanovy spektroskopii pro různé vlnové délky excitačního laseru.
Měření povrchem zesílených Ramanových spekter na vrstvách nanočástic stříbra na skleněném podkladu bylo prováděno za použití adeninu o koncentraci 10’6 mol dm’3 jakožto modelového analytu. Měření probíhalo po nanesení 20 μΐ výše zmíněného roztoku adeninu na povrch skleněného podkladu s deponovanými nanočásticemi stříbra. Pro zhodnocení efektivity povrchového zesílení Ramanova signálu na připravených vrstvách nanočástic stříbra byl proveden, za stejných podmínek, záznam Ramanova spektra adeninu o koncentraci 0,1 mol dm'3 na skleněném podkladu bez přítomnosti deponovaných nanočástic stříbra. Měření byly provedeny pro vlnové délky laserů 532 nm, 785 nm a 1064 nm (Obr. 7). Faktor zesílení Ramanova signálu na základě porovnání intenzity Ramanova spektra adeninu o koncentraci 0,1 mol dm’3 a povrchem zesílených Ramanových spekter adeninu o koncentraci 10’6 mol dm'3 se pohyboval nad hodnotou 105.

Claims (7)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, vyznačený tím, že se roztok sestávající z rozpouštědla, rozpustné stříbrné soli, amoniaku a redukčního činidla podrobí působení ultrazvuku v přítomnosti podkladu za vzniku vrstvy koloidních částic stříbra na podkladu, přičemž koncentrace stříbrných iontů v reakčním systému je s výhodou v rozmezí 0,005 až 0,1 mol.dm'3.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se v nádobě, v níž je vložen podklad, připraví roztok stříbrné soli a přidá se redukční činidlo, poté se začne provádět sonikace, přičemž ihned po zahájení sonikace se do reakční směsi přidá amoniak.
  3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že se během reakce sonikace alespoň jednou přeruší.
  4. 4. Způsob podle nároku 2 nebo 3, vyznačený tím, že se sonikace provádí po dobu 3 až 7 minut.
  5. 5. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že redukční činidlo je vybráno ze skupiny zahrnující glycerol, ethylenglykol a redukující sacharid, jako jsou maltóza, glukóza.
  6. 6. Vrstva koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravitelná způsobem podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, kde velikost koloidních částic stříbra je v rozmezí 25 nm až 1000 nm, s výhodou 25 nm až 250 nm.
  7. 7. Použití vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu podle nároku 6 pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii s excitačním laserem s vlnovou délkou v rozsahu od 532 nm do 1064 nm.
CZ2014-771A 2014-11-10 2014-11-10 Způsob přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, vrstva koloidních částic stříbra na skleněném podkladu a použití této vrstvy CZ305600B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-771A CZ305600B6 (cs) 2014-11-10 2014-11-10 Způsob přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, vrstva koloidních částic stříbra na skleněném podkladu a použití této vrstvy
PCT/CZ2015/050010 WO2016074653A2 (en) 2014-11-10 2015-10-29 Method for preparation of silver colloidal particle layers onto glass substrate for surface enhanced raman spectroscopy, substrate and use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-771A CZ305600B6 (cs) 2014-11-10 2014-11-10 Způsob přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, vrstva koloidních částic stříbra na skleněném podkladu a použití této vrstvy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2014771A3 true CZ2014771A3 (cs) 2015-12-30
CZ305600B6 CZ305600B6 (cs) 2015-12-30

Family

ID=54883697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2014-771A CZ305600B6 (cs) 2014-11-10 2014-11-10 Způsob přípravy vrstev koloidních částic stříbra na skleněném podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, vrstva koloidních částic stříbra na skleněném podkladu a použití této vrstvy

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ305600B6 (cs)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ304231B6 (cs) * 2010-09-29 2014-01-15 Univerzita Palackého v Olomouci prof. RNDr., CSc. Miroslav Mašláň Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie
CZ304160B6 (cs) * 2010-12-07 2013-11-27 Univerzita Palackého v Olomouci Zpusob prípravy vodných disperzí nanocástic kovu
CZ303502B6 (cs) * 2011-09-02 2012-10-24 Univerzita Palackého v Olomouci Zpusob imobilizace nanocástic stríbra na pevné substráty
CN103512874A (zh) * 2013-09-22 2014-01-15 福建师范大学 超声波穿孔-激光光镊细胞表面增强拉曼光谱分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
CZ305600B6 (cs) 2015-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cheng et al. Depositing a flexible substrate of triangular silver nanoplates onto cotton fabrics for sensitive SERS detection
Wang et al. Stable, flexible, and high-performance SERS chip enabled by a ternary film-packaged plasmonic nanoparticle array
Nithiyanantham et al. Self-assembled wire-like and honeycomb-like osmium nanoclusters (NCs) in DNA with pronounced catalytic and SERS activities
Shang et al. Synthesis of superhydrophobic polydopamine-Ag microbowl/nanoparticle array substrates for highly sensitive, durable and reproducible surface-enhanced Raman scattering detection
Wang et al. Template-activated strategy toward one-step coating silica colloidal microspheres with sliver
Bian et al. Reproducible and recyclable SERS substrates: Flower-like Ag structures with concave surfaces formed by electrodeposition
He et al. Silver nanosheet-coated inverse opal film as a highly active and uniform SERS substrate
CN102253027A (zh) 基于金纳米星的表面增强拉曼散射活性基底及其制备方法
US7988887B2 (en) Metal-polymer composites comprising nanostructures and applications thereof
KR20150073919A (ko) 표면―증강 라만 산란에 기초한 고속 및 고감도 미량 분석용 유무기 나노섬유 복합체 기판 및 이를 이용한 분석방법
Chang et al. Polydopamine-enabled surface coating with nano-metals
CN113267483A (zh) 一种具有优异表面增强拉曼散射特性的贵金属修饰二氧化钛纳米棒阵列及其制备方法与应用
Khan et al. Facile fabrication of Au-Ag alloy nanoparticles on filter paper: Application in SERS based swab detection and multiplexing
Pilipavicius et al. Controllable formation of high density SERS-active silver nanoprism layers on hybrid silica-APTES coatings
Gu et al. Preparation of a monolayer array of silica@ gold core-shell nanoparticles as a SERS substrate
Satheeshkumar et al. Photochemical decoration of silver nanoparticles on ZnO nanowires as a three‐dimensional substrate for surface‐enhanced Raman scattering measurement
CN108802007B (zh) 一种大面积纳米膜结构的表面增强拉曼基底及制备方法
Zhou et al. In situ nucleation and growth of silver nanoparticles in membrane materials: a controllable roughened SERS substrate with high reproducibility
Dong et al. Polymer-single-crystal@ nanoparticle nanosandwich for surface enhanced Raman spectroscopy
Tharion et al. Facile synthesis of size-tunable silver nanoparticles by heteroepitaxial growth method for efficient NIR SERS
KR102081391B1 (ko) 이방성 이중금속 나노와이어, 이중금속 나노와이어 내장 폴리머 나노섬유, 이중금속 나노와이어 포함 sers 기판, 이의 제조방법 및 용도
Zhang et al. Silver nanocubes formed on ATP-mediated nafion film and a visual method for formaldehyde
Farcau et al. Microarrays of gold nanoparticle clusters fabricated by Stop&Go convective self-assembly for SERS-based sensor chips
CN105986268A (zh) 一种sers基底材料及其制备方法
Huang et al. Microwave-assisted deposition of uniform thin gold film on glass surface

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20201110