CZ28304U1 - Skleněný podklad s vrstvou koloidních částic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie - Google Patents
Skleněný podklad s vrstvou koloidních částic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie Download PDFInfo
- Publication number
- CZ28304U1 CZ28304U1 CZ2014-30235U CZ201430235U CZ28304U1 CZ 28304 U1 CZ28304 U1 CZ 28304U1 CZ 201430235 U CZ201430235 U CZ 201430235U CZ 28304 U1 CZ28304 U1 CZ 28304U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- sonication
- layer
- glass substrate
- silver
- solution
- Prior art date
Links
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 51
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 51
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 43
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 43
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 title description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 56
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 46
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 31
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 17
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 16
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 14
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 13
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 13
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerol group Chemical group OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 9
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 8
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 8
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 8
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 7
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 6
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 6
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 description 2
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- -1 silver ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017974 NH40H Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- IQDGSYLLQPDQDV-UHFFFAOYSA-N dimethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CNC IQDGSYLLQPDQDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005289 physical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000000479 surface-enhanced Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical class [H]S* 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká podkladu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, která představuje velice slibnou a citlivou analytickou metodu.
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. Nanoěástice stříbra o rozměrech několika jednotek až desítek nanometrů již stabilní obvykle bývají, a to po dobu i několika roků. Tyto nanoěástice stříbra však samy o sobě většinou neposkytují povrchové zesílení Ramanova signálu a za tímto účelem musejí být aktivovány. K tomu sě 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 Ρ. X. et al., JRaman 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) Nejpoužívanějšími 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, Μ. 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.
-1 CZ 28304 Ul
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 polyelektrolytu 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 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% H2O2 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. CNIO2628809 se týká tvorby vrstev částic drahého kovu na filtrační papír prostřednictvím fyzikální depozice kovu z plynné fáze.
Předmětem CNIOI566571 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 CNIOI492254 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 US 6406777 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 technického řešení
Předmětem předkládaného technického řešení je skleněný podklad s vrstvou koloidních částic stříbra připravitelný postupem, při němž se roztok obsahující rozpustnou stříbrnou sůl, amoniak a redukční činidlo podrobí působení ultrazvuku v přítomnosti skleněného podkladu, kde velikost koloidních částic stříbra je v rozmezí 25 nm až 1000 nm, s výhodou 25 nm až 250 nm.
Za využití sonochemické redukce je tak možné připravit homogenní vrstvu koloidních částic stříbra s vhodnou velikostí a strukturou pro aplikaci jako efektivní podklad pro SERS.
Příprava 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
-2CZ 28304 Ul 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 s výhodou v rozmezí 0,005 až 0,1 mol.dm'3, výhodněji 0,005 až 0,05 mol.dm'3, nejvýhodněji 0,005 až 0,02 mol.dm'3. 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, a/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.
Podklad je vhodný pro použití pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii s excitačním laserem s vlnovou délkou v rozsahu od 532 nm do 1064 nm.
Objasnění výkresů
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 ze skenovacího elektronového mikroskopu (b) vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravených dle Příkladu 4.
Obr. 5 zobrazuje fotografický snímek (a), snímek ze skenovacího elektronového mikroskopu (b) vrstvy koloidních částic stříbra na skleněném podkladu připravených dle Příkladu 5.
Obr. 6 zobrazuje fotografický snímek (a), snímek ze 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 10'6 mol.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 uskutečněni technického řešení
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).
Nanočástice stříbra byly připravovány na krycích mikroskopických sklíčkách od firmy Fisher Scientific. Ta byla před procesem přípravy a depozice koloidních částic stříbra zbavena nečistot a mastnoty omytím vodou se saponátem a důkladně opláchnuta nejprve vodovodní a 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.
-3CZ 28304 Ul
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. Inc. (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 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'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 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
-4CZ 28304 U1 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.
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 AgNO3 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 mol.dm'3, 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 0,5 ml roztoku AgNO3 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 1000 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 o koncentraci 0,01 mol.dm'3, 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 ká-5CZ 28304 U1 dinky 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'3, 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 maltózy. 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. 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 (1)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Skleněný podklad s vrstvou koloidních částic stříbra, připravitelný postupem, při němž se roztok obsahující rozpustnou stříbrnou sůl, amoniak a redukční činidlo podrobí působení ultrazvuku v přítomnosti skleněného podkladu, přičemž velikost koloidních částic stříbra je v rozmezí5 25 nm až 1000 nm, s výhodou 25 nm až 250 nm.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-30235U CZ28304U1 (cs) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Skleněný podklad s vrstvou koloidních částic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie |
| 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 |
|---|---|---|---|
| CZ2014-30235U CZ28304U1 (cs) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Skleněný podklad s vrstvou koloidních částic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ28304U1 true CZ28304U1 (cs) | 2015-06-16 |
Family
ID=53508414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-30235U CZ28304U1 (cs) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Skleněný podklad s vrstvou koloidních částic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ28304U1 (cs) |
-
2014
- 2014-11-10 CZ CZ2014-30235U patent/CZ28304U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Stable, flexible, and high-performance SERS chip enabled by a ternary film-packaged plasmonic nanoparticle array | |
| Cheng et al. | Depositing a flexible substrate of triangular silver nanoplates onto cotton fabrics for sensitive SERS detection | |
| Nithiyanantham et al. | Self-assembled wire-like and honeycomb-like osmium nanoclusters (NCs) in DNA with pronounced catalytic and SERS activities | |
| Huang et al. | Green in situ synthesis of clean 3D chestnutlike Ag/WO3–x nanostructures for highly efficient, recyclable and sensitive SERS sensing | |
| Pastoriza-Santos et al. | Formation of PVP-protected metal nanoparticles in DMF | |
| Shang et al. | Synthesis of superhydrophobic polydopamine-Ag microbowl/nanoparticle array substrates for highly sensitive, durable and reproducible surface-enhanced Raman scattering detection | |
| Bian et al. | Reproducible and recyclable SERS substrates: Flower-like Ag structures with concave surfaces formed by electrodeposition | |
| Wang et al. | Template-activated strategy toward one-step coating silica colloidal microspheres with sliver | |
| Nguyen et al. | Rich variety of substrates for surface enhanced Raman spectroscopy | |
| He et al. | Silver nanosheet-coated inverse opal film as a highly active and uniform SERS substrate | |
| Lai et al. | High performance and reusable SERS substrates using Ag/ZnO heterostructure on periodic silicon nanotube substrate | |
| Tahghighi et al. | Tailoring plasmonic response by Langmuir–Blodgett gold nanoparticle templating for the fabrication of SERS substrates | |
| Pinkhasova et al. | Thermally annealed Ag nanoparticles on anodized aluminium oxide for SERS sensing | |
| Chakraborti et al. | Vertically aligned silicon nanowire array decorated by Ag or Au nanoparticles as SERS substrate for bio-molecular detection | |
| 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 | |
| Pilipavicius et al. | Controllable formation of high density SERS-active silver nanoprism layers on hybrid silica-APTES coatings | |
| Zhang et al. | Multiple plasmonic hot spots platform: Nanogap coupled gold nanoparticles | |
| Gu et al. | Preparation of a monolayer array of silica@ gold core-shell nanoparticles as a SERS substrate | |
| Yan et al. | Silver nanocrystals with special shapes: controlled synthesis and their surface-enhanced Raman scattering properties | |
| JP2007139612A (ja) | 微細構造体、微細構造体の作製方法、ラマン分光法、及び装置 | |
| Satheeshkumar et al. | Photochemical decoration of silver nanoparticles on ZnO nanowires as a three‐dimensional substrate for surface‐enhanced Raman scattering measurement | |
| Trang et al. | Hotspot-type silver-polymers grafted nanocellulose paper with analyte enrichment as flexible plasmonic sensors for highly sensitive SERS sensing | |
| Dong et al. | Polymer-single-crystal@ nanoparticle nanosandwich for surface enhanced Raman spectroscopy | |
| KR102081391B1 (ko) | 이방성 이중금속 나노와이어, 이중금속 나노와이어 내장 폴리머 나노섬유, 이중금속 나노와이어 포함 sers 기판, 이의 제조방법 및 용도 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20150616 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20181105 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20211110 |