PL224282B1 - Sposób otrzymywania platformy z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana i platforma z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana - Google Patents
Sposób otrzymywania platformy z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana i platforma z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu RamanaInfo
- Publication number
- PL224282B1 PL224282B1 PL404988A PL40498813A PL224282B1 PL 224282 B1 PL224282 B1 PL 224282B1 PL 404988 A PL404988 A PL 404988A PL 40498813 A PL40498813 A PL 40498813A PL 224282 B1 PL224282 B1 PL 224282B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- copper
- platform
- mpa
- raman effect
- measurements
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 52
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims description 35
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims description 35
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 33
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title description 8
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910000050 copper hydride Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- LTYZGLKKXZXSEC-UHFFFAOYSA-N copper dihydride Chemical compound [CuH2] LTYZGLKKXZXSEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000010603 pastilles Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims 1
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 9
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 copper metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- FDZZZRQASAIRJF-UHFFFAOYSA-M malachite green Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC=C1C(C=1C=CC=CC=1)=C1C=CC(=[N+](C)C)C=C1 FDZZZRQASAIRJF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940107698 malachite green Drugs 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000000479 surface-enhanced Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 244000122871 Caryocar villosum Species 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 239000005662 Paraffin oil Substances 0.000 description 1
- 238000003841 Raman measurement Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000000855 fungicidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000013048 microbiological method Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
-
- 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
-
- 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
- G01N33/551—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
- G01N33/553—Metal or metal coated
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymania platformy z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana, a także platforma otrzymana tym sposobem.
Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana umożliwia badanie spektroskopowe bardzo cienkich warstw i śladowych ilości związków organicznych. Sygnał ramanowski ulega wzmocnieniu głównie dzięki dwóm równoległym procesom; t.j., wzmocnieniu pola elektromagnetycznego (lokalne wzmocnienie pola na powierzchni metalu związane z rezonansowym wzmocnieniem plazmonów powierzchniowych - [Moskovits M., J. Raman Spectros., 2005, 36, 485]) i chemicznej adsorpcji badanych cząsteczek na powierzchniach metalicznych wzmacniających sygnał Ramana [Liang E. J. and Kiefer W., J. Raman Spectros., 1996, 27, 879; K. Kneipp, H. Kneipp, I. Itzkan, R. R. Dasari, M. S. Feld, Phys. Rev. Lett., 1997, 78, 1667; S. Nie, S. R. Emory, Science, 1997, 275, 1102].
Otrzymane wzmocnienie sygnału SERS zależy od wielu różnych czynników, między innymi od częstości promieniowania wzbudzającego, efektywnego ramanowskiego przekroju czynnego oraz od rodzaju badanego związku chemicznego, wymaga ponadto, obecności nierównej powierzchni metalu srebra, złota lub miedzi. Rozmiar tych nierówności nie powinien przekraczać zakresu nanometrów.
Sposób otrzymywania platform do SERS wpływa na nanomorfologię powierzchni substratu a tym samym otrzymane wzmocnienie. Idealna metoda przygotowania platform do SERS prowadziłaby do wytworzenia nanostruktur o założonym kształcie, ułożeniu i rozmiarze w niewielkim zakresie tolerancji.
Większość opisanych w literaturze podłóż do SERS to podłoża złota lub srebra. Zaletą podłóż srebrnych, w porównaniu do złotych, jest fakt, że uzyskiwane na widmie pasma charakteryzują się większą intensywnością w porównaniu do podłóż ze złota, jednak srebro ze względu na większe własności bakterio i grzybobójcze powoduje obumieranie badanych żywych komórek, np. denaturację
DNA [Kneipp K, Wang Y, Kn veipp H, Itzkan I, Dasari R. R. and Feld M. S., Phys. Rev. Lett., 1996, 76, 2444; Kneipp, K., Kneipp, H., Kartha, V. B., Manoharan, R., Deinum, G., Itzkan, I., Dasari, R. R., Feld, M. S. „Detection and identification of a single DNA base molecule using surface-enhanced Raman scattering (SERS)”. Physical Review E 57, R6281-R6284 (1998)]. W literaturze znajdujemy doniesienia, pokazujące różnice między widmami komórek wykonanymi przyżyciowo i pośmiertnie [Ann E. Grow, Laurie L. Wood, Johanna L. Claycomb, Peggy A. Thompson Journal of Microbiological Methods Volume 53, Issue 2, May 2003, 221-233]. Z tego też względu platformy miedziowe, jako mniej bakteriobójcze i wykazujące większą stabilność w czasie są bardziej obiecujące do pomiarów SERS, zwłaszcza do badań żywych komórek.
Istnieje kilka procedur, które można wykorzystać przy wytwarzaniu platform do SERS, w tym, elektrochemiczne osadzanie metalu na elektrodach [Cejkova J., Prokopec V., Brazdova S., Kokaislova A., Matejka P., Stepanek F., Applied Surface Science, 2009, 255, 7864-7870; A. Kokaislova,
S. Brazova, V. Prokopec, M. Clupek, J. Cejkova, P. Matejka, Chem. Listy 2009,103, 246], elektroch emiczną modyfikację powierzchni [Q. Shao 2012, J. Bukowska, K. Jackowska, Electrochim. Acta 1990, 35, 315], litografię [M. Kahl, E. Voges, S. Kostreewa, C. Viets, W. Hill, Sens Actuators B 1998, 51, 285], naparowywania metalu [N. Horimoto, N. Ishikawa, A. Nakajima, Chem. Phys. Lett. 2005, 413, 78], Wszystkie z opisanych metod są metodami, które wymagają specjalistycznej aparatury i dość długiego nakładu czasu przy ich wykonywaniu. Przy czym, przeważnie używane do otrzymywania warstw miedziowych metody elektrochemiczne, nie zapewniają otrzymania równomiernie rozmieszczonych, jednakowej wielkości krystalitów na otrzymywanych powierzchniach.
Przedmiotem zgłoszenia wynalazku jest metoda wytwarzania platform, zwanych też podłożami, jednorodnych na całej powierzchni, które są stosunkowo łatwe w przygotowaniu, nie wymagające dużych nakładów finansowych i zapewniające otrzymywanie dobrych współczynników wzmocnienia sygnału Ramana. Dodatkowo otrzymane podłoża nie powodują obumierania żywych komórek, w takim stopniu jak dzieje się to przy użyciu srebra i mogą być wykorzystane w diagnostyce medycznej. Zatem podłoża uzyskane metodą według wynalazku mogą posłużyć jako tak zwane platformy do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana komórek.
Wspomniana w poprzednim akapicie i używana w całym niniejszym opisie wynalazku cecha „jednorodności” platformy rozumiana jest następująco: Platforma według wynalazku charakteryzuje się tym, że obejmuje krystality miedzi o określonej wielkości (30-120 nm) równomiernie (jednorodnie) rozmieszczone w przestrzeni (tj. w objętości platformy) i na jej powierzchni, w szczególności na tej
PL 224 282 B1 powierzchni, na której umieszcza się komórki lub cząsteczki substancji chemicznej celem wykonania pomiarów SEM.
Mimo ogromnej liczby doniesień literaturowych i zgłoszeń patentowych nie ma obecnie żadnego sposobu, który gwarantowałby otrzymanie powierzchni miedzi dających odpowiednie wzmocnienie, porównywalne do tych otrzymywanych na platformach ze srebra, i zapewniających powtarzalność otrzymywanych widm SERS.
Poniżej przedstawiono przykłady istotnych zgłoszeń patentowych obejmujących wytwarzanie miedziowych powierzchni do SERS:
Patent US6406777 (B1) „Metal and glass structure for use in surface enhanced Raman spectroscopy and method for fabricating same”. Struktury, według patentu, do wykrywania zanieczyszczeń organicznych w środowisku wodnym i w powietrzu oraz zanieczyszczeń metalicznych i anionowych w wodzie. Struktury otrzymane za pomocą wytrawiania powierzchni szkła, tworząc szorstką powierzchnię z warstwą adhezyjną na tej powierzchni, w dalszym etapie osadzając na niej metale złota, srebra lub miedzi, tworząc strukturę kompozytową, następnie ją zanurzając w roztworze tioli wybranym w ten sposób aby działała wybiórczo na interesujący nas związek do analizy. Autorzy postulują, że szorstka powierzchnia do wzmocnień SERS powinna nie przekraczać 21500 AA, a jej powtarzalność nie powinna przekraczać 12,5 mikrona, jednak nie wspominają o wielkości wzmocnienia SERS.
W publikacji WO2006060734 (A2) „Nanostructured substrate for enhanced Raman scattering” został omówiony sposób otrzymywania jednorodnie nanostrukturalnego substratu do SERS. Przykładowo, na powierzchni substratu mogą znaleźć się nanocząsteczki metali jak srebro, miedź, złoto. Nanocząsteczki mogą być sferoidalne, co zapewni średnicę otrzymanych metali w granicach 40-120 nm. Nie wspomniano o powtarzalności otrzymywanych warstw oraz wielkości otrzymanego wzmocnienia sygnału SERS.
Publikacja CN102759520 (A) „Preparation method of active radical with surface-enhanced Raman scattering (SERS) effect” przedstawia metodę przygotowania powierzchni aktywnych rodników do wykorzystania w SERS. W metodzie początkowo przygotowuje się duże nanoporowate krzemowe struktury kolumnowe, następnie tworzy się na nich nanodruty półprzewodników grup II-VI (tlenek cynku, dwutlenek tytanu, siarczek kadmu, selenek kadmu itp.) aby ostatecznie osadzić na nich metale takie jak złoto, srebro, miedź. Autorzy postulują, że przedstawiona metoda jest szybka, o wysokiej czułości i może być wykorzystana do oznaczania śladowych ilości substancji, jednak nie przedstawiają danych dotyczących pomiarów SERS dla tych powierzchni.
Publikacja US 2008/0096005 A1 „Nanostructured substrate for surface enhanced Raman scattering” dotyczy otrzymywania powierzchni z dwutlenku krzemu, tlenku glinu lub dwutlenku tytanu pokrytej nanocząstkami Ag, Au lub Cu o rozmiarach 20-140 nm. Dla bakterii Escherichia coli zaadsorbowanych na jednej z przykładowych powierzchni uzyskano współczynnik wzmocnienia 2 x 104. Nie umieszczono informacji o powtarzalności uzyskiwanych powierzchni.
Z kolei patent US 7879625 B1 „Preparation of SERS substrates on silica-coated magnetic microspheres” obejmuje podłoża SERS złożone z mikrocząstek magnetycznych skompleksowanych z metalicznymi cząstkami koloidalnymi. Autorzy patentu dodają, że podłoża mogą być stosowane w przypadku detekcji między innymi grzybów, wirusów i bakterii, jednak są one pojedynczego użytku.
Dlatego też celem obecnego wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania podłoża, możliwie jak najmniej bakteriobójczego dla komórek, dzięki któremu możliwa będzie detekcja oraz identyfikacja żywych mikroorganizmów, z wykorzystaniem techniki powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana (ang. Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS), pozbawionego powyższych wad.
Sposób otrzymania platformy z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że obejmuje etapy, w których:
• wodorek miedzi (CuH) poddaje się redukcji w wyniku procesu prasowania pod zwiększonym ciśnieniem, • otrzymaną platformę poddaje się czyszczeniu, za pomocą stężonego kwasu octowego (CH3COOH).
Korzystnie, etap prasowania realizowany jest z zastosowaniem pastylkarki i prasy hydraulicznej.
Korzystnie, proces prasowania składa się z dwóch etapów przedzielonych czasem relaksacji materiału. Prasowanie produktu może się odbywać w warunkach ciśnienia od 476 MPa do 1013 MPa, korzystnie od 571 MPa do 973 MPa, a zgodnie z wynalazkiem od 663 MPa do 713 MPa.
PL 224 282 B1
Przygotowując platformę według wynalazku działając wybranym ciśnieniem otrzymujemy platformy do pomiarów SERS o zadanych rozmiarach krystalitów miedzi, i tak zastosowanie:
- 476 MPa umożliwia otrzymanie krystalitów miedzi o wielkościach 30-120 nm,
- 571 MPa to miedź wielkości około 30-90 nm,
- najkorzystniejszy przedział 663-713 MPa pozwala na otrzymanie wąskiego zakresu wielkości miedzi, w granicach 30-60 nm, i kolejno
- 843 MPa i 973 MPa krystality miedzi 30-90 nm,
- podczas gdy zastosowanie ciśnienia 1013 MPa umożliwia otrzymanie krystalitów miedzi w szerszym przedziale wielkości 30-120 nm.
Najkorzystniej, stosuje się ciśnienie o wartości 663MPa, a czas relaksacji materiału wynosi minut.
Korzystnie, czyszczenie platformy przeprowadza się poprzez zanurzanie.
W takim przypadku, korzystnie, czas zanurzania wynosi do 30 sekund.
Korzystnie, po etapie czyszczenia resztki kwasu usuwa się poprzez przedmuchanie platformy gazem obojętnym.
W takim przypadku, korzystnie, stosuje się gazowy argon lub azot.
W procesie prasowania stosuje się czysty i wysuszony CuH, który przed procesem był przechowywany w temperaturze niższej niż -78°C, zwłaszcza w suchym lodzie.
W takim przypadku, korzystnie, proces prasowania wykonuje się niezwłocznie po wyjęciu CuH z niskiej temperatury, zwłaszcza z suchego lodu.
Wynalazek obejmuje również platformę z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana, uzyskaną powyższym sposobem, korzystnie do pomiarów żywych komórek, w której wielkość krystalitów miedzi wynosi 30-60 nm, i w której krystality miedzi rozmieszczone są równomiernie w objętości i na powierzchni platformy.
Korzystne przykłady wykonania wynalazku
Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonych rysunków, na których:
Fig. 1 przedstawia trzy obrazy SEM otrzymanych podłoży miedziowych, przy zastosowaniu ciśnienia: (a) 476 MPa, (b) 663 MPa i (c) 1013 MPa.
Fig. 2 przedstawia widma SERS użytego wzorca zieleni malachitowej izotiocyjanowej, o stężeniu 10-6 M zaadsorbowane na wybranych miedziowych podłożach otrzymanych przy wybranych ciśnieniach, dając w efekcie różny współczynnik wzmocnienia.
Sposób przedstawiony w niniejszym zgłoszeniu prowadzi do otrzymania miedziowej platformy, która może posłużyć jako podłoże do badań SERS w przypadku żywych komórek.
Początkowo, otrzymujemy czysty i wysuszony CuH, według sposobu dostępnego w literaturze. Umieszczamy gotowy produkt wyjściowy w ilości odpowiadającej przygotowaniu pojedynczej platformy w małych pojemniczkach. Następnie umieszczamy je w suchym lodzie i dodatkowo w niskiej temperaturze.
Przygotowujemy pastylkarkę do użycia, polerując ją i przemywając w etanolu celem usunięcia powstałych zanieczyszczeń. Po tym etapie powlekamy powierzchnię styku pastylkarki z produktem wyjściowym małą ilością oleju parafinowego umożliwiając tym samym równomierny nacisk na całej powierzchni ściskanej.
Następnie, bezpośrednio po wyjęciu z suchego lodu umieszczamy przygotowany produkt wyjściowy (CuH) w pastylkarce i niezwłocznie poddajemy procedurze uzyskania warstw miedziowych, poprzez redukcję wodorku miedzi przy użyciu wysokiego ciśnienia, wykorzystując do tego celu prasę hydrauliczną.
Natychmiastowe schłodzenie otrzymanego produktu wyjściowego, jak i jego niezwłoczne poddanie obróbce tuż po wyjęciu z suchego lodu ważne jest ze względu na stabilność używanego materiału. Wodorek miedzi korzystnie jest przechowywać w temperaturze -78°C, w której jest najbardziej stabilny [Whitesides G. M., Filippo J. S., Streronsky Jr. E. R., Casey C. P., J. Am. Chem. Soc. 1969, 5, 6542-6544].
Stosowano procedurę:
1) 663 MPa pozostawiając materiał przez 30 minut;
2) następnie ponownie zastosowano ciśnienie 663 MPa, pozwalając zrelaksować przez 30 minut.
W innych przykładach wykonania stosowano ciśnienie 476 MPa, 571 MPa, 1013 MPa.
PL 224 282 B1
Tuż przed użyciem, tak otrzymaną platformę miedziową, poddajemy czyszczeniu z tlenków miedzi powstających niemal natychmiast na powierzchni miedzi, za pomocą stężonego kwasu octowego (CH3COOH), zanurzając platformę do 30 s w kwasie. Następnie usuwamy resztki kwasu przedmuchując delikatnie powierzchnię gazem obojętnym i zanurzamy do roztworu badanego.
Na fig 1. Przedstawiono trzy obrazy SEM otrzymanych podłoży miedziowych, przy zastosowaniu ciśnienia: (a) 476 MPa, (b) 663 MPa i (c) 1013 MPa.
Wykonano pomiary SERS na platformach uzyskanych wyżej wymienioną metodą przy różnych ciśnieniach, wykorzystując jako wzorzec zieleń malachitową izotiocyjanową, o stężeniu molowym
10-6 M (CSERS), i jako odnośnik jej widmo uzyskane w standardowym trybie spektroskopii ramanowskiej -1 o stężeniu 0,5M (C0), korzystając ze wzoru EF= (ISERS x C0 )/(l0 x CSERS), dla pasma 117 cm-1 otrzymano współczynnik wzmocnienia EF = 2,77 x 107. Przykładowe wyniki pomiarów pokazano na fig. 2.
Zestaw do ciśnieniowego otrzymywania platformy miedziowej zawiera:
- prasę hydrauliczną,
- manometr do pomiaru siły nacisku,
- pastylkarkę.
Claims (10)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymania platformy z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana, znamienny tym, że obejmuje etapy, w których:• wodorek miedzi (CuH) poddaje się redukcji w wyniku procesu prasowania pod zwiększonym ciśnieniem, przy wartościach ciśnienia w zakresie od 663 MPa do 713 MPa, • otrzymaną platformę poddaje się czyszczeniu za pomocą stężonego kwasu octowego (CH3COOH), przy czym w procesie prasowania stosuje się czysty i wysuszony CuH, który przed procesem jest przechowywany w temperaturze niższej niż -78°C, zwłaszcza w suchym lodzie.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap prasowania realizowany jest z zastosowaniem pastylkarki i prasy hydraulicznej.
- 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że proces prasowania składa się z dwóch etapów przedzielonych czasem relaksacji materiału.
- 4. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że stosuje się ciśnienie o wartości 663 MPa, a czas relaksacji materiału wynosi 30 minut.
- 5. Sposób według dowolnego z zastrzeżeń od 1 do 4, znamienny tym, że czyszczenie platformy przeprowadza się poprzez zanurzanie.
- 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że czas zanurzania wynosi do 30 sekund.
- 7. Sposób według dowolnego z zastrzeżeń od 1 do 6, znamienny tym, że po etapie czyszczenia resztki kwasu usuwa się poprzez przedmuchanie platformy gazem obojętnym.
- 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się gazowy argon lub azot.
- 9. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że proces prasowania wykonuje się niezwłocznie po wyjęciu CuH z niskiej temperatury, zwłaszcza z suchego lodu.
- 10. Platforma z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana, uzyskana sposobem według dowolnego z powyższych zastrzeżeń, korzystnie do pomiarów żywych komórek, w której wielkość krystalitów miedzi wynosi 30-60 nm, i w której krystality miedzi rozmieszczone są równomiernie w objętości i na powierzchni platformy.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404988A PL224282B1 (pl) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | Sposób otrzymywania platformy z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana i platforma z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana |
| SE1450922A SE539710C2 (en) | 2013-08-06 | 2014-08-04 | Method of fabricating copper platform for surface enhanced Raman scattering measurements and copper platform for surface enhanced Raman scattering measurements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404988A PL224282B1 (pl) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | Sposób otrzymywania platformy z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana i platforma z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL404988A1 PL404988A1 (pl) | 2015-02-16 |
| PL224282B1 true PL224282B1 (pl) | 2016-12-30 |
Family
ID=52464650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL404988A PL224282B1 (pl) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | Sposób otrzymywania platformy z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana i platforma z miedzi do pomiarów powierzchniowo wzmocnionego efektu Ramana |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL224282B1 (pl) |
| SE (1) | SE539710C2 (pl) |
-
2013
- 2013-08-06 PL PL404988A patent/PL224282B1/pl unknown
-
2014
- 2014-08-04 SE SE1450922A patent/SE539710C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE1450922A1 (en) | 2015-02-07 |
| PL404988A1 (pl) | 2015-02-16 |
| SE539710C2 (en) | 2017-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Monitoring catalytic degradation of dye molecules on silver-coated ZnO nanowire arrays by surface-enhanced Raman spectroscopy | |
| Zhang et al. | Graphene oxide embedded sandwich nanostructures for enhanced Raman readout and their applications in pesticide monitoring | |
| Tieu et al. | Assembly engineering of Ag@ ZnO hierarchical nanorod arrays as a pathway for highly reproducible surface-enhanced Raman spectroscopy applications | |
| Bibikova et al. | Towards enhanced optical sensor performance: SEIRA and SERS with plasmonic nanostars | |
| Povolotskaya et al. | Hybrid nanostructures: synthesis, morphology and functional properties | |
| Raveendran et al. | Detection and quantification of toxicants in food and water using Ag–Au core-shell fractal SERS nanostructures and multivariate analysis | |
| He et al. | Silver nanosheet-coated inverse opal film as a highly active and uniform SERS substrate | |
| CN108982474B (zh) | 一种基于金属-介质复合等离激元共振结构的表面增强拉曼活性基底及其制备方法 | |
| Bian et al. | Reproducible and recyclable SERS substrates: Flower-like Ag structures with concave surfaces formed by electrodeposition | |
| Zhang et al. | A facile method in removal of PVP ligands from silver nanowires for high performance and reusable SERS substrate | |
| Wijaya et al. | Metal nanocrystal-based sensing platform for the quantification of water in water-ethanol mixtures | |
| Doanh et al. | In situ synthesis of hybrid zinc oxide-silver nanoparticle arrays as a powerful active platform for surface-enhanced Raman scattering detection | |
| Roy et al. | Silver nanoflowers for single-particle SERS with 10 pM sensitivity | |
| Pandey et al. | Highly sensitive multiplex-detection of surface-enhanced Raman scattering via self-assembly arrays of porous AuAg nanoparticles with built-in nanogaps | |
| CN108414492A (zh) | 利用自组装三维纳米结构为基底进行sers定量分析的方法 | |
| Kołątaj et al. | Dipyramidal-Au@ SiO2 nanostructures: New efficient electromagnetic nanoresonators for Raman spectroscopy analysis of surfaces | |
| Liu et al. | Ag-NP@ Ge-nanotaper/Si-micropillar ordered arrays as ultrasensitive and uniform surface enhanced Raman scattering substrates | |
| Huang et al. | An in situ SERS study of substrate-dependent surface plasmon induced aromatic nitration | |
| Marqués-González et al. | Surface enhanced Raman scattering of molecules in metallic nanogaps | |
| Jiang et al. | A sensitive SERS substrate based on Au/TiO2/Au nanosheets | |
| Luong et al. | Electrochemical synthesis of flower-like gold nanoparticles for SERS application | |
| Phuc et al. | Increasing charge transfer of SERS by the combination of amorphous Al 2 O 3–Al thin film and ZnO nanorods decorated with Ag nanoparticles for trace detection of metronidazole | |
| Zhao et al. | Hybrid structures of Fe3O4 and Ag nanoparticles on Si nanopillar arrays substrate for SERS applications | |
| Cai et al. | Si/TiO2/Ag multistorey structures with interfacial charge transfer for a recyclable surface-enhanced Raman scattering substrate | |
| Wei et al. | A facile surface-enhanced Raman spectroscopy detection of pesticide residues with Au nanoparticles/dragonfly wing arrays |