CZ304231B6 - Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie - Google Patents
Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304231B6 CZ304231B6 CZ2010-708A CZ2010708A CZ304231B6 CZ 304231 B6 CZ304231 B6 CZ 304231B6 CZ 2010708 A CZ2010708 A CZ 2010708A CZ 304231 B6 CZ304231 B6 CZ 304231B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- mol
- dispersion
- silver nanoparticles
- activation
- solution
- Prior art date
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 48
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000004913 activation Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 53
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 31
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 19
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 abstract description 7
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 abstract description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 74
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 21
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 9
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000000479 surface-enhanced Raman spectrum Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 chloride anions Chemical class 0.000 description 4
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 3
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004224 UV/Vis absorption spectrophotometry Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 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 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 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 1
- 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 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 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 1
- 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 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
- G01N33/54346—Nanoparticles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
- G01N33/585—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with a particulate label, e.g. coloured latex
- G01N33/587—Nanoparticles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N2021/653—Coherent methods [CARS]
- G01N2021/655—Stimulated Raman
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
- G01N2021/653—Coherent methods [CARS]
- G01N2021/656—Raman microprobe
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Hematology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, při němž se k vodné disperzi nanočástic stříbra přidá roztok chloridových iontů o koncentraci v rozmezí 1 mol.dm.sup.-3 .n.až koncentrace nasyceného roztoku v takovém množství, aby finální koncentrace chloridových iontů v aktivované disperzi byla v rozmezí 0,4 až 1 mol.dm.sup.-3.n.. Je výhodné, když se do disperze v průběhu aktivace vžene kyslík. Při tomto způsobu dochází k rekrystalizaci částic stříbra, která je pro účely Ramanovy spektroskopie rychlejší a reprodukovatelnější než agregace částic stříbra, která je známa ze stavu techniky.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, která představuje velice slibnou a citlivou analytickou metodu.
Dosavadní stav techniky
Fleischmannův objem 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 a velmi citlivé analytické metody, umožňující detekci molekul v oblasti koncentrací 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 stříbrné nanoěástici (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 (Emory S. R.et al., J Am Chem Soc 120, 1998). Pro často používané argonové lasery (vlnová délka 514,5 nm) jsou optimální částice stříbra s velikostí kolem 90 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 i po dobu několika roků. Tyto nanočástice stříbra však samy o sobě většinou neposkytují povrchové zesílení Ramanova signálu a za tímto účelem musejí být aktivovány. Ktomu se často využívá přídavku roztoku anorganických iontů, kdy nejčastěji používanými ionty jsou pak zřejmě chloridy. Mechanismus působení těchto iontů na aktivaci nanočástic stříbra nebyl zcela vysvětlen, jedno z možných vysvětlení toho efektu spočívá v částečné agregaci nanočástic stříbra způsobené uvedenými ionty. Dosud známé postupy aktivace nanočástic stříbra pomocí roztoků chloridových iontů používají finálních koncentrací v rozmezí 0,001 až 0,02 mol.dm-3 (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 často i dlouhou dobou aktivace.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je způsob rychlé aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS), jehož podstata spočívá vtom, že se k vodné disperzi nanočástic stříbra za přítomnosti kyslíku přidá roztok chloridových iontů o koncentraci v rozmezí 1 mol.dm-3 až do koncentrace nasyceného roztoku v takovém množství, že finální koncentrace chloridových iontů v aktivované disperzi je v rozmezí 0,4 až 1 mol.dm-3.
Výhodou způsobu aktivace podle předkládaného vynálezu oproti stavu techniky je to, že jím lze připravit částice stříbra vhodné i pro aplikaci v povrchem zesílené Ramanově spektroskopii využívající lasery s vlnovou délkou nacházející se v blízké infračervené oblasti.
-1 CZ 304231 B6
Při způsobu podle předkládaného vynálezu dochází k postupné rekrystalizaci nanočástic stříbra. Po cca 15 minutách od přídavku chloridových anionů s jejich finální koncentrací 0,4 mol.dm-3 jsou v aktivované disperzi již přítomny částice o rozměrech okolo 400 nm. Tento proces změny velikosti částic vlivem jejich rekrystalizace je reprodukovatelný. Výhodou předkládaného vynálezu je tedy to, že umožňuje rychlou a reprodukovatelnou aktivaci stříbrných nanočástic pro účely SERS díky rekrystalizaci částic stříbra, na rozdíl od způsobů známých ze stavu techniky, při nichž dochází k pomalé a nereprodukovatelné agregaci částic stříbra.
Význakem vynálezu je to, že se aktivace provádí v přítomnosti kyslíku. Přítomnost kyslíku v aktivované disperzi je důležitou podmínkou rekrystalizace nanočástic. Pro úspěšný průběh aktivace obvykle postačuje kyslík rozpuštěný ve vodě za normálních podmínek. V případě potřeby se do disperze v průběhu aktivace může ještě vhánět kyslík. Vhánění kyslíku lze realizovat například několikerým krátkým protřepáním disperze v průběhu aktivace, prudkým mícháním, dodáním kyslíku ze zásobníku, či jakýmkoliv jiným vhodným způsobem. V případě totální absence kyslíku v aktivované disperzi dochází ke vzniku velkých agregátů původních nanočástic, které nevykazují povrchové zesílení Ramanova signálu.
Při použití nižších finálních koncentrací chloridových iontů v aktivované disperzi (0,1 mol.dm-3), i za přítomnosti kyslíku, není proces aktivace a rekrystalizace tak rychlý a reprodukovatelný jako v případě vyšších finálních koncentrací chloridových anionů. Částice v těchto případech tedy rekrystalizují za stejnou dobu jen částečně. Z tohoto důvodu je výhodné používat vyšší finální koncentrace chloridových iontů, tzn. 0,4 mol.dm-3 a výše.
S výhodou je výsledná koncentrace chloridových iontů v aktivované disperzi nanočástic stříbra v rozmezí 0,4 mol.dm-3 až 1 mol.dm-3, výhodněji 0,4 mol.dm-3 až 0,8 mol.dm-3.
Pro aktivaci nanočástic stříbra při použití vlnové délky laseru 1064 nm je vhodné používat vyšší finální koncentrace chloridových iontů ve finální aktivované disperzi, a to 0,4 mol.dm-3 až 0,8 mol.dm-3.
S výhodou je koncentrace roztoků chloridových iontů používaných k aktivaci v rozmezí 1 mol.dm-3 až 4 mol.dm-3.
S výhodoujsou počáteční velikosti nanočástic stříbra v disperzi před aktivací v rozmezí 10 nm až 100 nm.
Jako zdroj chloridů lze použít vodorozpustnou sůl obsahující chloridový aniont, za předpokladu že lze její roztoky připravit v dostatečné koncentraci, tj. koncentrace jejího nasyceného roztoku násobená počtem chloridů v molekule dosahuje alespoň hodnoty 1 mol.dm 3, a že kationt obsažený v této soli nebude interagovat s aktivovanou disperzí nanočástic stříbra. Vhodnými solemi jsou například chloridy alkalických kovů (tj., kovů I.A. skupiny periodické tabulky prvků) a chlorid amonný.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1 zobrazuje transmisní elektronové snímky původních částic stříbra a transformovaných v průběhu 15 minut od přídavku roztoku chloridu sodného o koncentraci 4 mol.dm-3 (finální koncentrace 0,4 mol.dm-3). (A) původní nanočástice stříbra o velikosti 20 až 25 nm, (B) částice stříbra po 30 sekundách, (C) po 2 minutách a (D) po 15 minutách od přídavku 4 molárního roztoku NaCl.
Obr. 2 znázorňuje transmisní elektronové snímky rekrystalizovaných částic (A, B, C) s různými morfologiemi o velikosti několika stovek nanometrů získané 15 minut po přídavku roztoku chloridu sodného (finální koncentrace 0,4 mol.dm-3) a transmisní elektronové snímky původních
-2CZ 304231 B6 nanočástic stříbra (D, E, F) stejného tvaru (viz inserty) před přídavkem roztoku chloridu sodného. Obr. 3 zobrazuje časovou závislost změny průměrné velikosti částic stříbra s původní velikostí 20 až 25 nm po přídavku 4 molámího roztoku chloridu sodného (finální koncentrace 0,4 mol.dm“3) zaznamenané během 20 minut od jeho přídavku. Data uvedená v grafu jsou průměrem získaným z 12 měření provedených v průběhu jednoho roku, kdy chybové úsečky udávají nejvyšší a nejnižší naměřené hodnoty průměrných velikostí částic stříbra.
Obr. 4 zobrazuje, jakožto srovnávací příklad, transmisní elektronový snímek částic stříbra o původní velikosti 20 až 25 nm transformovaných v průběhu 15 minut od přídavku roztoku chloridu sodného o koncentraci 1 mol.dm“3 (finální koncentrace 0,1 mol.dm”3).
Obr. 5 znázorňuje (A) transmisní elektronové snímky agregátů částic stříbra získané 15 minut po přídavku roztoku chloridu sodného (finální koncentrace 0,4 mol.dm“3) k částicím o velikosti 20 až 25 nm bez přítomnosti kyslíku v aktivované disperzi a (B) detail povrchu těchto agregátů.
Obr. 6 zobrazuje Ramanova spektra a povrchem zesílená Ramanova spektra adeninu při použití laseru s vlnovou délkou 1064 nm. (A) Povrchem zesílené Ramanovo spektrum adeninu o koncentraci 10“5 mol.dm“3 zaznamenané při použití nanočástic stříbra transformovaných pomocí roztoku chloridu sodného o finální koncentraci 0,4 mol.dm 3. (B) Ramanovo spektrum adeninu o koncentraci 10“5 mol.dm”3 zaznamenané při použití nanočástic stříbra o velikosti 20 až 25 nm bez přídavku roztoku chloridu sodného. (C) Ramanovo spektrum adeninu o koncentraci 10“' mol.dm“3.
Příklady provedení vynálezu
Chlorid sodný byl od firmy Sigma-Aldrich. Nanočástice stříbra byly připravovány redukcí amoniakálního komplexu stříbrných iontů maltosou, glukosou a tetrahydridoboritanem sodným (Kvítek et al., J Mater Chem 15, 2005, Panacek et al., J Phys Chem Β 110, 2006, Creighton et al., J. Chem Soc Faraday Trans II 75, 1979). Tyto látky byly od firmy Sigma-Aldrich. Jako zdroj stříbrných iontů byl použit dusičnan stříbrný o čistotě p.a. od firmy Tamada a.s.
Velikost částic byla měřena na přístroji Zetasizer Nano-ZS (Malvem, UK), který pracuje na principu dynamického rozptylu světla (DLS - Dynamic Light Scattering). Připravené disperze byly také charakterizovány pomocí záznamu UV-Vis absorpčních spekter za využití spektrofotometru Specord S600 (Analytic Jena AG, Německo). Velikost nanočástic stříbra a jejich polydisperzita byla také ověřována metodou transmisní elektronové mikroskopie (TEM) na přístroji JEM 2010 (Jeol, Japonsko) za využití urychlovacího napětí 160 kV. Povrchem zesílená Ramanova spektra byla měřena na přístrojích Jobin-Yvon T 64 000 s excitační vlnovou délkou 488 nm a 514,5 nm (Jobin-Yvon, Francie) a Nicolet FT-IR 6700 (Nicolet, USA) s Ramanovým nástavcem (NXR FT-Nicolet module, USA) s excitační vlnovou délkou 1064 nm.
Příklad 1
Způsob rekrystalizace nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 nm pomocí roztoku chloridu sodného o koncentraci 4 mol.dm”3
Do kyvety o objemu 3 ml bylo vpraveno 0,2 ml disperze nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 nm a o koncentraci Ag v disperzi 0,001 mol.dm”3. Poté bylo přidáno 0,7 ml destilované vody. Po promíchání směsi bylo přidáno 0,1 ml roztoku NaCl o koncentraci 4 mol.dm“3. Finální koncentrace chloridu sodného v roztoku byla 0,4 mol.dm 3. Směs byla intenzivně promíchána 10 sekund a poté byly měřeny změny charakteristik disperze částic stříbra pomocí metod DLS, UV-vis absorpční spektroskopie a TEM. Po 15 minutách od přídavku chloridových anionů jsou v aktivované disperzi již přítomny částice o rozměrech 400 nm (Obr. 1, 2). Proces změny veli-3 CZ 304231 B6 kosti částic vlivem jejich rekrystalizace je reprodukovatelný, jak bylo ukázáno během 12 měření prováděných v průběhu jednoho roku (Obr. 3).
Příklad 2 (srovnávací příklad)
Způsob transformace nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 mm pomocí roztoku chloridu sodného o koncentraci 1 mol.dm3
Do kyvety o objemu 3 ml bylo vpraveno 0,2 ml disperze nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 nm a o koncentraci Ag v disperzi 0,001 mol.dm 3. Poté bylo přidáno 0,7 ml destilované vody. Po promíchání směsi bylo přidáno 0,1 ml roztoku NaCl o koncentraci 1 mol.dm 3. Finální koncentrace chloridu sodného v roztoku byla 0,1 mol.dm’3. Směs byla intenzivně promíchána 10 sekund a poté byly měřeny změny charakteristik disperze částic stříbra pomocí metod DLS, UV-vis absorpční spektroskopie a TEM. Při použití finální koncentrace chloridových iontů v aktivované disperzi 0,1 mol.dm“3 částice rekrystalizují za stejnou dobu jako v příkladu 1 jen částečně a nekompletně (Obr. 4).
Příklad 3
Způsob transformace nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 mm pomocí roztoku chloridu sodného o koncentraci 4 mol.dm“3 za absence kyslíku v reakčních roztocích
Do kyvety o objemu 3 ml bylo vpraveno 0,2 ml disperze nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 nm a o koncentraci Ag v disperzi 0,001 mol.dm“3. Poté bylo přidáno 0,7 ml destilované vody. Po promíchání směsi bylo přidáno 0,1 ml roztoku NaCl o koncentraci 4 mol.dm 3. Finální koncentrace chloridu sodného v roztoku byla 0,4 mol.dm“3. Důkladným probubláváním argonem byl ze všech roztoků odstraněn vzdušný kyslík a transformace byla prováděna za nepřístupu vzduchu. V tomto případě nedocházelo k rekrystalizací primárních částic, ale jen kjejich agregaci. Na TEM snímcích je patrná přítomnost agregátů o velikosti několika jednotek mikrometrů (Obr. 5), tyto agregáty připravené bez přítomnosti kyslíku nejsou vhodné pro použití v SERS.
Příklad 4
Způsob aktivace nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 mm pomocí roztoku chloridu sodného o koncentraci 4 mol.dm“3 pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (s excitační vlnovou délkou laseru 1064 nm)
Do kyvety o objemu 3 ml bylo vpraveno 0,2 ml disperze nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 nm a o koncentraci Ag v disperzi 0,001 mol.dm 3. Poté bylo přidáno 0,7 ml destilované vody. Po promíchání směsi bylo přidáno 0,1 ml roztoku NaCl o koncentraci 4 mol.dm“3. Finální koncentrace chloridu sodného v roztoku byla 0,4 mol.dm 3. Směs byla intenzivně promíchána 10 sekund a poté byl do této směsi vpraven 10 μΐ roztoku adeninu (případně jiná analyzovaná či zkoumaná látka) o koncentraci 0,001 mol.dm 3. Povrchem zesílené Ramanovo spektrum bylo zaznamenáno po 15 minutách po přídavku roztoku chloridu sodného (Obr. 6).
-4CZ 304231 B6
Příklad 5
Způsob aktivace nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 mm pomocí roztoku chloridu draselného o koncentraci 4 mol.dm3 pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (s excitační vlnovou délkou laseru 488 nm)
Do nádobky o objemu 10 ml bylo vpraveno 1 ml disperze nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 nm a o koncentraci Ag v disperzi 0,001 mol.dm”3. Poté bylo přidáno 3,5 ml destilované vody. Po promíchání směsi bylo přidáno 0,5 ml roztoku NaCl o koncentraci 4 mol.dm3. Finální koncentrace chloridu sodného v roztoku byla 0,4 mol.dm3. Směs byla intenzivně promíchána 10 sekund a poté byl do této směsi vpraven 10 μΐ roztoku adeninu (případně jiná analyzovaná či zkoumaná látka) o koncentraci 0,001 mol.dm 3. Povrchem zesílené Ramanovo spektrum bylo zaznamenáno po 3 minutách po přídavku roztoku chloridu sodného.
Příklad 6
Způsob aktivace nanočástic stříbra o průměrné velikosti 60 mm pomocí roztoku chloridu sodného o koncentraci 1 mol.dm“3 pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (s excitační vlnovou délkou laseru 514 nm)
Do nádobky o objemu 10 ml bylo vpraveno 1 ml disperze nanočástic stříbra o průměrné velikosti 60 nm a o koncentraci Ag v disperzi 0,001 mol.dm 3. Poté bylo přidáno 3,5 ml destilované vody. Po promíchání směsi bylo přidáno 0,5 ml roztoku NaCl o koncentraci 1 mol.dm 3. Finální koncentrace chloridu sodného v roztoku byla 0,1 mol.dm 3. Směs byla intenzivně promíchána 10 sekund a poté byl do této směsi vpraven 10 μΐ roztoku adeninu (případně jiná analyzovaná či zkoumaná látka) o koncentraci 0,001 mol.dm 3. Povrchem zesílené Ramanovo spektrum bylo zaznamenáno po 15 minutách po přídavku roztoku chloridu sodného.
Příklad 7
Způsob aktivace nanočástic stříbra o průměrné velikosti 100 mm pomocí roztoku chloridu sodného o koncentraci 4 mol.dm 3 pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (s excitační vlnovou délkou laseru 1064 nm)
Do kyvety o objemu 3 ml bylo vpraveno 0,2 ml disperze nanočástic stříbra o průměrné velikosti 100 nm a o koncentraci Ag v disperzi 0,001 mol.dm”3. Poté bylo přidáno 0,7 ml destilované vody. Po promíchání směsi bylo přidáno 0,1 ml roztoku NaCl o koncentraci 4 mol.dm”3. Finální koncentrace chloridu sodného v roztoku byla 0,4 mol.dm 3. Směs byla intenzivně promíchána 10 sekund a poté byl do této směsi vpraven 10 μΐ roztoku adeninu (případně jiná analyzovaná či zkoumaná látka) o koncentraci 0,001 mol.dm 3. Povrchem zesílené Ramanovo spektrum bylo zaznamenáno po 10 minutách po přídavku roztoku chloridu sodného.
Příklad 8
Způsob aktivace nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 mm pomocí roztoku chloridu sodného o koncentraci 4 mol.dm 3 pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (s excitační vlnovou délkou laseru 1064 nm)
Do nádobky o objemu 10 ml bylo vpraveno 1 ml disperze nanočástic stříbra o průměrné velikosti 25 nm a o koncentraci Ag v disperzi 0,001 mol.dm3. Poté bylo přidáno 3 ml destilované vody. Po promíchání směsi bylo přidáno 1 ml roztoku NaCl o koncentraci 4 mol.dm3. Směs byla
- 5 CZ 304231 Bó intenzivně promíchána 10 sekund a poté byl do této směsi vpraven 10 μΐ roztoku adeninu (případně jiná analyzovaná či zkoumaná látka) o koncentrací 0,001 mol.dm“ '. Finální koncentrace chloridu sodného v roztoku byla 0,8 mol.dm 3. Povrchem zesílené Ramanovo spektrum bylo zaznamenáno po 10 minutách po přídavku roztoku chloridu sodného.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, kdy se k vodné disperzi nanočástic stříbra v přítomnosti kyslíku přidá roztok chloridových iontů, vyznačující se tím, že finální koncentrace chloridových iontů v aktivované disperzi je v rozmezí 0,4 až 1 mol.dm 3.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že finální koncentrace chloridových iontů v aktivované disperzi je v rozmezí 0,4 až 0,8 mol.dm-3.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že do disperze se v průběhu aktivace vhání kyslík.
- 4. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že velikost nanočástic stříbra v disperzi před aktivací je v rozmezí 10 nm až 100 nm.
- 5. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že jako zdroj chloridových iontů se použije vodorozpustná sůl obsahující chloridový aniont, přičemž koncentrace jejího nasyceného roztoku násobená počtem chloridů v molekule dosahuje alespoň hodnoty 1 mol.dm-3, a jejíž kationt neinteraguje s aktivovanou disperzí nanočástic stříbra.
- 6. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že vodorozpustná sůl obsahující chloridový aniont je vybrána ze skupiny zahrnující chloridy alkalických kovů a chlorid amonný.6 výkresů
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2010-708A CZ304231B6 (cs) | 2010-09-29 | 2010-09-29 | Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie |
| EP11784577.6A EP2622326B1 (en) | 2010-09-29 | 2011-08-29 | Method for activation of aqueous silver nanoparticle dispersions for surface enhanced raman spectroscopy |
| PCT/CZ2011/000083 WO2012041262A1 (en) | 2010-09-29 | 2011-08-29 | Method for activation of aqueous silver nanoparticle dispersions for surface enhanced raman spectroscopy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2010-708A CZ304231B6 (cs) | 2010-09-29 | 2010-09-29 | Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2010708A3 CZ2010708A3 (cs) | 2012-04-11 |
| CZ304231B6 true CZ304231B6 (cs) | 2014-01-15 |
Family
ID=44993424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2010-708A CZ304231B6 (cs) | 2010-09-29 | 2010-09-29 | Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2622326B1 (cs) |
| CZ (1) | CZ304231B6 (cs) |
| WO (1) | WO2012041262A1 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309424B6 (cs) * | 2015-04-29 | 2022-12-28 | Univerzita Palackého v Olomouci | Způsob přípravy magnetického kompozitu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, magnetický kompozit a jeho použití |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305600B6 (cs) * | 2014-11-10 | 2015-12-30 | Univerzita PalackĂ©ho v Olomouci | 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 |
| CN112213294A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-12 | 立穹(上海)光电科技有限公司 | 一种对保健品中西地那非进行快速检测的方法 |
| CN112683877B (zh) * | 2020-12-03 | 2022-08-16 | 苏州大学 | 一种基于银棱锥状纳米颗粒表面增强拉曼基底及其制备方法 |
| CN115184334B (zh) * | 2022-07-08 | 2024-10-25 | 西安交通大学 | 一种基于胶体银梯度聚集效应的拉曼光谱检测方法 |
-
2010
- 2010-09-29 CZ CZ2010-708A patent/CZ304231B6/cs not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-08-29 EP EP11784577.6A patent/EP2622326B1/en not_active Not-in-force
- 2011-08-29 WO PCT/CZ2011/000083 patent/WO2012041262A1/en not_active Ceased
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Ken-tye Yong:Templated Synthesis of Gold Nanorods:The Effects of Cosurfactants and Electrolytes on the Shape and Optical Properties, Topics in Catalysis, vol. 47, no. 1-2, 2008, p. 49-60 * |
| Kvítek L:The influence of complexing agent concentration on particle size in the process of SERS active silver colloid synthesis, Journal of Material Chemistry, vol. 15, no. 10, 2005, p. 1099-1105 * |
| Substrates N.R.Jana:Anisotropic Metal Nanoparticles for Use as Surface-Enhanced Raman Substrates, Advanced Materials, vol. 19, no. 13, 2007, p. 1761-1765 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309424B6 (cs) * | 2015-04-29 | 2022-12-28 | Univerzita Palackého v Olomouci | Způsob přípravy magnetického kompozitu pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie, magnetický kompozit a jeho použití |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2622326A1 (en) | 2013-08-07 |
| WO2012041262A1 (en) | 2012-04-05 |
| CZ2010708A3 (cs) | 2012-04-11 |
| EP2622326B1 (en) | 2014-07-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cañamares et al. | Comparative SERS effectiveness of silver nanoparticles prepared by different methods: A study of the enhancement factor and the interfacial properties | |
| Bastos et al. | Stability, dissolution, and cytotoxicity of NaYF4-upconversion nanoparticles with different coatings | |
| Mikac et al. | Synthesis and characterization of silver colloidal nanoparticles with different coatings for SERS application | |
| Mahmoud et al. | Gold nanostars as a colloidal substrate for in-solution SERS measurements using a handheld Raman spectrometer | |
| Giorgetti et al. | Stable gold nanoparticles obtained in pure acetone by laser ablation with different wavelengths | |
| Venkatachalam et al. | Er 3+‐Doped Y 2 O 3 Nanophosphors for Near‐Infrared Fluorescence Bioimaging Applications | |
| Wang et al. | Stable Ag nanoclusters-based nano-sensors: Rapid sonochemical synthesis and detecting Pb2+ in living cells | |
| CZ304231B6 (cs) | Způsob aktivace vodných disperzí nanočástic stříbra pro účely povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie | |
| Azizi et al. | Determination of atropine using Mn-doped ZnS quantum dots as novel luminescent sensitizers | |
| Kim et al. | Experimental approach to the fundamental limit of the extinction coefficients of ultra-smooth and highly spherical gold nanoparticles | |
| Adegoke et al. | Fabrication of a near-infrared fluorescence-emitting SiO2-AuZnFeSeS quantum dots-molecularly imprinted polymer nanocomposite for the ultrasensitive fluorescence detection of levamisole | |
| Gao et al. | Boron-and nitrogen-doped photoluminescent polymer carbon nanoparticles as nanosensors for imaging detection of Cu 2+ and biothiols in living cells | |
| Voliani | Gold nanoparticles: an introduction to synthesis, properties and applications | |
| Pudovkin et al. | Transmission electron microscopy and flow cytometry study of cellular uptake of unmodified Pr3+: LaF3 nanoparticles in dynamic | |
| Viegas et al. | Synthesis of hydrophilic Ag 2 Se quantum dots optically optimized by multivariate strategies: an easy one-pot approach | |
| Prucek et al. | Re-crystallization of silver nanoparticles in a highly concentrated NaCl environment—a new substrate for surface enhanced IR-visible Raman spectroscopy | |
| US20100304173A1 (en) | Plasmonic-Driven Synthesis of Nanoprisms from Isotropic and Anisotropic Gold Cores | |
| US12427167B2 (en) | Method for preparing metal nanocube with controlled corner sharpness index | |
| Porcel et al. | Plasmonic silica-gold core-shell nanoparticles: Interaction with organic dyes for light-induced applications | |
| Gambucci et al. | A multi-spectroscopic approach to investigate the interactions between Gramicidin A and silver nanoparticles | |
| Siomra et al. | Two-photon excited luminescence of sulfur quantum dots for heavy metal ion detection | |
| Nuñez et al. | One‐Step Synthesis and Polyacrylic Acid Functionalization of Multifunctional Europium‐Doped NaGdF4 Nanoparticles with Selected Size for Optical and MRI Imaging | |
| Jain et al. | Luminescent mesoporous silica nanoparticles for biomedical applications: synthesis and characterization | |
| Fa et al. | − 808 nm-activated Ca2+ doped up-conversion nanoparticles that release no inducing liver cancer cell (HepG2) apoptosis | |
| Luchez et al. | Photoreduction of Ag+ by diethylaniline in colloidal zeolite nanocrystals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20160929 |