RU2804508C9 - Способ изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света - Google Patents
Способ изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804508C9 RU2804508C9 RU2023103295A RU2023103295A RU2804508C9 RU 2804508 C9 RU2804508 C9 RU 2804508C9 RU 2023103295 A RU2023103295 A RU 2023103295A RU 2023103295 A RU2023103295 A RU 2023103295A RU 2804508 C9 RU2804508 C9 RU 2804508C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- plasmonic material
- substrate
- formation
- energy
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 50
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 20
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 9
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 6
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 29
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph 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
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- SJUCACGNNJFHLB-UHFFFAOYSA-N O=C1N[ClH](=O)NC2=C1NC(=O)N2 Chemical compound O=C1N[ClH](=O)NC2=C1NC(=O)N2 SJUCACGNNJFHLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- MDFFNEOEWAXZRQ-UHFFFAOYSA-N aminyl Chemical compound [NH2] MDFFNEOEWAXZRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000010415 colloidal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008611 intercellular interaction Effects 0.000 description 1
- 230000006525 intracellular process Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HJELPJZFDFLHEY-UHFFFAOYSA-N silicide(1-) Chemical compound [Si-] HJELPJZFDFLHEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к оптическим сенсорам и может быть использовано для аналитических целей, таких как качественное и количественное определение сверхмалых количеств вещества посредством спектроскопии комбинационного рассеяния. Способ включает осаждение на твердотельной подложке многокомпонентной пленки, содержащей компонент плазмонного материала и химические элементы, выбранные из ряда Si, Zn, Nb, Ti, Zr, N, О, энергия образования соединений между которыми выше, чем у соединений этих элементов с плазмонным материалом, из которой затем в результате энергетического воздействия одновременно формируют поддерживающий слой и массив наночастиц плазмонного материала поверх него. Изобретение обеспечивает предотвращение снижения эффекта усиления сигнала комбинационного рассеяния от изучаемого вещества и, соответственно, потери чувствительности подложки для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света в процессе хранения. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области разработки оптических сенсоров и может быть использовано для аналитических целей, таких как качественное и количественное определение сверхмалых количеств вещества посредством спектроскопии комбинационного рассеяния.
Спектроскопия комбинационного рассеяния света - это универсальный, высокочувствительный и высокоскоростной инструмент анализа в биологических и химических исследованиях. Данная методика применима в биологических исследованиях внутриклеточных процессов и межклеточных взаимодействий, медицине, химическом анализе чистоты и качества продукции, криминалистике и экологическом контроле окружающей среды. В отличие от иных видов спектроскопия комбинационного рассеяния света основывается на взаимодействии падающего лазерного излучения с колебаниями атомов и молекул на поверхности вещества, в результате которого происходит неупругое рассеяние с образованием излучения комбинационного рассеяния (КР-излучение), спектральные линии которого индивидуальны для каждого типа взаимодействия. Благодаря этому данный вид спектроскопического анализа позволяет различать, в частности, идентичные по составу, но разные по строению молекулы.
Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния света (ГКРС) является логическим продолжением спектроскопии комбинационного рассеяния света и отлична тем, что для нее применяются подложки с наноструктурированной поверхностью, способные обеспечивать усиление сигнала комбинационного рассеяния от изучаемого вещества до 1012-1014 раз, многократно повышая чувствительность метода и позволяя качественно и количественно определять содержание даже единичных молекул. В качестве основного чувствительного элемента данные подложки несут массивы металлических или полупроводниковых наночастиц, под воздействием падающего света способных генерировать плазмон - колеблющийся свободный электронный газ. При этом для определенных длины волны падающего лазерного излучения и размера наночастиц возникает локализованный поверхностный плазмонный резонанс, что генерирует электромагнитное поле высокой напряженности, которое быстро ослабевает с при удалении от наночастицы. Молекулы, находящиеся в этом поле, испускают многократно повышенное КР-излучение, тем самым упрощая свое обнаружение.
Существуют решения, использующие массивы плазмонных наночастиц для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света. В патенте РФ №2699310 способ изготовления подложек для спектроскопии ГКРС заключается в ионной имплантации серебра при плотности тока ионного пучка 2⋅1012-1⋅1014 ион/см2с в пористый монокристаллический кремний до концентрации ионов 1,0⋅1019-6,5⋅1023 см-3, что приводит к формированию наночастиц серебра на поверхности и в приповерхностном слое кремния [1].
В патенте РФ №2766343 подложка для спектроскопии ГКРС формируется посредством модификации поверхности кремниевой подложки органическим веществом (CH3O)3Si((С3Н6)NH2) под действием ультразвука и последующей иммобилизации наночастиц серебра из концентрированного коллоидного раствора, полученного растворением и разложением 5,1 мг нитрата серебра в 30 мл деионизированной воды [2].
В патенте Китая №103217410 изготовление подложки для спектроскопии ГКРС осуществляется путем модификации алмазной пленки амидогеном посредством химического травления под действием ультрафиолета, с последующим осаждением на модифицированную поверхность наночастиц золота, полученных восстановлением раствора золотохлористоводородной кислоты цитратом натрия [3].
В патенте США №2010149529 формирование подожки для спектроскопии ГКРС основывается на одновременном испарении металла и полимера при различных скоростях испарения на произвольную подложку. Вследствие этого процесса формируется композитная пленка, содержащая наночастицы металла, которые затем освобождаются от полимерной матрицы посредством травления, оставаясь зафиксированными на поверхности подложки [4].
В патенте Китая №103575720 формирование подожки для спектроскопии ГКРС осуществляется посредством формирования первичного раствора из толуола, полиметилметакрилата и дибутилфталата, который затем смешивается с водным раствором коллоидных наночастиц. Затем к полученной смеси добавляется этанол со скоростью 1-10 мл/ч в течение 10-120 минут, что вызывает испарение толуола и формирование модифицированной наночастицами тонкой пленки, в последствии переносимой на твердотельную подложку [5].
Основным недостатком всех представленных способов является снижение эффекта усиления КР-излучения от изучаемого вещества и, соответственно, чувствительности подложки для получения спектров ГКРС либо в процессе хранения после изготовления из-за взаимодействия наночастиц плазмонного материала с окружающей атмосферой с образованием химических соединений, либо из-за искусственного покрытия частиц защитным слоем, который предотвращает это взаимодействие, но ослабляет при этом электромагнитное поле.
Наиболее близким техническим решением является патент США №11480524, в котором предложен способ формирования подложки для получения спектров ГКРС, включающий последовательное осаждение на чистой твердотельной подложке слоя плазмонного материала, энергетическое воздействие в виде термического, в результате которого формируется массив наночастиц плазмонного материала, нанесение защитного оксидного слоя поверх массива наночастиц плазмонного материала, осаждение второго слоя плазмонного материала, повторное энергетическое воздействие в виде термического, в результате которого формируется второй массив наночастиц плазмонного материала [6]. Главными недостатками данного подхода остаются те же: снижение эффекта усиления сигнала комбинационного рассеяния от изучаемого вещества и, соответственно, чувствительности подложки для получения спектров ГКРС в процессе хранения после изготовления как из-за взаимодействия наночастиц плазмонного материала с окружающей атмосферой, что касается второго массива наночастиц плазмонного материала, так и из-за искусственного покрытия частиц защитным слоем, который предотвращает это взаимодействие, но ослабляет при этом электромагнитное поле, что касается первого массива наночастиц плазмонного материала.
Задача изобретения - предотвращение снижения эффекта усиления сигнала комбинационного рассеяния от изучаемого вещества и, соответственно, потери чувствительности подложки для получения спектров ГКРС в процессе хранения.
Для достижения поставленной задачи предлагается способ изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света, в котором на твердотельной подложке осаждается тонкая многокомпонентная пленка, содержащая компонент плазмонного материала и химические элементы, выбранные из ряда Si, Zn, Nb, Ti, Zr, N, О, энергия образования соединений между которыми выше, чем у соединений этих элементов с плазмонным материалом, и осуществляется энергетическое воздействие, в результате которого из многокомпонентной пленки одновременно формируется поддерживающий слой и массив наночастиц плазмонного материала поверх него.
Отличительными признаками изобретения является то, что тонкую пленку осаждают многокомпонентной, содержащей компонент плазмонного материала и химические элементы, выбранные из ряда Si, Zn, Nb, Ti, Zr, N, O, энергия образования соединений между которыми выше, чем у соединений этих элементов с плазмонным материалом, из которой в результате энергетического воздействия одновременно формируется поддерживающий слой и массив наночастиц плазмонного материала поверх него. До момента осуществления энергетического воздействия компонент плазмонного материала однородно распределен в тонкой многокомпонентной пленке. Реализация энергетического воздействия приводит к диффузии компонента плазмонного материала на поверхность и образованию на ней массива наночастиц из этого материала. При этом в тонкой многокомпонентной пленке происходит активное взаимодействие между указанными химическими элементами и образуется поддерживающий слой из химических соединений с высокой энергией образования, таких как SiO2, Si3N4, ZnO, NbN, NbNxOy, которые слабо взаимодействуют с плазмонным материалом, что позволяет ему беспрепятственно диффундировать на поверхность и образовывать наночастицы. Преимущество такого способа формирования состоит в том, что процедура энергетического воздействия может производиться непосредственно перед измерением, что предотвращает потерю чувствительности подложки для получения спектров ГКРС в процессе хранения после изготовления и не требует искусственного покрытия частиц защитным слоем, который снижает чувствительность подложки для получения спектров ГКРС.
Такая совокупность отличительных признаков позволяет устранить главные недостатки прототипа - снижение эффекта усиления сигнала комбинационного рассеяния от изучаемого вещества и, соответственно, чувствительности подложки для получения спектров ГКРС в процессе хранения или из-за искусственного покрытия частиц защитным слоем, который ослабляет электромагнитное поле.
Перед формированием тонкой многокомпонентной пленки на твердотельную подложку целесообразно осадить зеркальный слой плазмонного материала, аналогичного или отличного от компонента плазмонного материала в тонкой многокомпонентной пленке. Использование зеркального слоя с плазмонными свойствами при малой толщине поддерживающего слоя может обеспечить дополнительное усиление КР-излучения за счет взаимодействия плазмонов зеркального слоя и массива наночастиц плазмонного материала, а также переотражения света от зеркального слоя, обеспечивая более эффективное использование фотонов падающего излучения. Таким образом, отличительным признаком изобретения является нанесение на твердотельную подложку зеркального слоя плазмонного материала, аналогичного или отличного от компонента плазмонного материала в тонкой многокомпонентной пленке.
Для достижения результата в качестве плазмонного материала зеркального слоя и компонента многокомпонентной пленки преимущественно используют материал из ряда Ag, Au, Cu или их сплавов, поскольку указанные материалы обладают наибольшим локализованным поверхностным плазмонным резонансом, и, как следствие, демонстрируют наиболее высокое усиление КР-излучения. Таким образом, отличительным признаком изобретения является то, что в качестве плазмонного материала зеркального слоя и компонента многокомпонентной пленки применяется материал из ряда Ag, Au, Cu или их сплавов.
Предпочтительно, чтобы в результате энергетического воздействия поддерживающий слой формировался оптически прозрачным. Появление оптически прозрачного поддерживающего слоя между массивом плазмонных наночастиц и подложкой, или между массивом плазмонных наночастиц и зеркальным слоем обеспечивает образование интерферометра, что позволяет получить дополнительное усиление КР-излучения. Таким образом, отличительным признаком изобретения является, что в результате энергетического воздействия формируется оптически прозрачный поддерживающий слой.
Для достижения результата целесообразно, чтобы энергетическое воздействие для формирования поддерживающего слоя и массива наночастиц плазмонного материала осуществлялось посредством термического нагрева или электромагнитного излучения (УФ, оптического, ИК, микроволнового), что дает широкие возможности для экспрессного самоформирования наночастиц плазмонного материала и обеспечивает разнообразие способов активации подложки непосредственно перед осуществлением измерений методом спектроскопии комбинационного рассеяния света. Таким образом, отличительным признаком изобретения является то, что энергетическое воздействие для формирования поддерживающего слоя и массива наночастиц плазмонного материала осуществляется посредством термического нагрева или электромагнитного излучения (УФ, оптического, ИК, микроволнового).
На фиг.1 приведены этапы предлагаемого способа изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света.
На фиг.1,а представлен разрез структуры после осаждения на твердотельной подложке 1 тонкой многокомпонентной пленки 2, содержащей компонент плазмонного материала и другие компоненты.
На фиг.1,б представлен разрез структуры после энергетического воздействия, в результате которого из многокомпонентной пленки одновременно формируется поддерживающий слой 3 и массив наночастиц плазмонного материала 4 поверх него.
На фиг.2 приведены этапы предлагаемого способа изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц при наличии зеркального слоя на твердотельной подложке для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света.
На фиг.2,а представлен разрез структуры после осаждения на твердотельной подложке 1 с предварительно осажденным зеркальным слоем 5 тонкой многокомпонентной пленки 2, содержащей компонент плазмонного материала и другие компоненты.
На фиг.2,6 представлен разрез структуры после энергетического воздействия, в результате которого из многокомпонентной пленки одновременно формируется оптически прозрачный поддерживающий слой 6 и массив наночастиц плазмонного материала 4 поверх него.
На фиг.3 для сравнения показаны результаты анализа материала - триметиламин оксида с концентрацией 1 мкМ: 7 - спектр ГКРС, полученный на традиционной ГКРС-активной подложке, хранившейся в воздушной атмосфере в течение 2 недель; 8 - спектр ГКРС, полученный на подложке для получения спектров ГКРС, сформированной по предлагаемому способу и хранившейся до осуществления энергетического воздействия в воздушной атмосфере также в течение 2 недель.
На фиг.4 показано РЭМ-изображение поверхности тонкой многокомпонентной пленки 2 (Nb-Cu-N-O) после осаждения на твердотельную подложку.
На фиг.5 показано РЭМ-изображение поверхности тонкой многокомпонентной пленки после энергетического воздействия, в результате которого из многокомпонентной пленки одновременно сформировались поддерживающий слой 3 и массив наночастиц плазмонного материала 4.
Пример 1. Твердотельная стеклянная подложка была обработана в растворах КАРО и ПАР в течение 15 минут, после чего прошла промывку в деионизованной воде. Осаждение тонкой многокомпонентной пленки Nb-Cu-N-O толщиной 60 нм осуществлялось в вакуумной камере с остаточным давлением 3×10-5 Торр методом магнетронного распыления при использовании 120 мм Cu 99,99% и 120 мм Nb 99,99% мишеней в газовой смеси 50%Ar/50%N2 при давлении 5×10-3 Торр и мощности на мишенях 200 и 400 Вт, соответственно. Энергетическое воздействие осуществлялось посредством термического нагрева подложки при температуре 400°С в течение 1 мин, что привело к формированию поддерживающего слоя (NbNxOy) и массива плазмонных наночастиц Cu со средним диаметром частиц 200 нм.
Пример 2. Твердотельная стеклянная подложка была обработана в растворах КАРО и ПАР в течение 15 минут, после чего прошла промывку в деионизованной воде. Зеркальный слой Ag толщиной 100 нм был нанесен в вакуумной камере с остаточным давлением 3×10-5 Торр методом магнетронного распыления при использовании 120 мм Ag 99,99% мишени в атмосфере Ar при давлении 5×10-3 Торр и мощности 400 Вт. Формирование тонкой многокомпонентной пленки Si-Ag-O толщиной 120 нм осуществлялось в вакуумной камере с остаточным давлением 3×10-5 Торр методом магнетронного распыления при использовании 120 мм Ag 99,99% и 120 мм Si 99,99% мишеней в газовой смеси 60%Ar/40%O2 при давлении 5×10-3 Торр и мощности на мишенях 400 и 600 Вт, соответственно. Энергетическое воздействие осуществлялось микроволновым излучением мощностью 500 Вт в течение 1 минуты, что привело к формированию поверх зеркального слоя Ag оптически прозрачного поддерживающего слоя SiO2 и массива плазмонных наночастиц Ag со средним диаметром частиц 240 нм.
Настоящее изобретение позволяет устранить недостатки способа-прототипа, обеспечивая предотвращение снижение эффекта усиления сигнала комбинационного рассеяния от изучаемого вещества и, соответственно, чувствительности подложки для получения спектров ГКРС в процессе хранения.
Список источников
1. Патент РФ №2699310.
2. Патент РФ №2766343.
3. Патент Китая №103217410.
4. Патент США №2010149529.
5. Патент Китая №103575720.
6. Патент США №11480524 - прототип.
Claims (5)
1. Способ изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света, включающий осаждение на твердотельной подложке тонкой пленки и энергетическое воздействие, отличающийся тем, что тонкую пленку осаждают многокомпонентной, содержащей компонент плазмонного материала и химические элементы, выбранные из ряда Si, Zn, Nb, Ti, Zr, N, O, энергия образования соединений между которыми выше, чем у соединений этих элементов с плазмонным материалом, из которой затем в результате энергетического воздействия одновременно формируют поддерживающий слой и массив наночастиц плазмонного материала поверх него.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед формированием тонкой многокомпонентной пленки на твердотельную подложку наносят зеркальный слой плазмонного материала, аналогичного или отличного от компонента плазмонного материала в тонкой многокомпонентной пленке.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве плазмонного материала зеркального слоя и компонента многокомпонентной пленки применяют материал из ряда Cu, Ag, Au или их сплавов.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в результате энергетического воздействия поддерживающий слой формируют оптически прозрачным.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что энергетическое воздействие для формирования поддерживающего слоя и массива наночастиц плазмонного материала осуществляют посредством термического нагрева, или электромагнитного излучения, или УФ, или оптического, или ИК, или микроволнового диапазона.
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2804508C1 RU2804508C1 (ru) | 2023-10-02 |
| RU2804508C9 true RU2804508C9 (ru) | 2024-01-16 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643697C1 (ru) * | 2017-05-11 | 2018-02-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук | Способ получения композитных наноструктур: диоксид кремния - серебро |
| CN105572100B (zh) * | 2016-03-03 | 2018-07-13 | 张志刚 | 一种表面增强拉曼散射衬底及其制备方法 |
| RU2720075C1 (ru) * | 2019-04-11 | 2020-04-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Оптический сенсор с плазмонной структурой для определения химических веществ низких концентраций и способ его получения |
| RU2771768C1 (ru) * | 2021-11-26 | 2022-05-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Способ получения наноразмерного диоксида титана с вариабельными оптическими свойствами, модифицированного металлическими плазмонными наночастицами |
| US11480524B1 (en) * | 2022-05-16 | 2022-10-25 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrate |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105572100B (zh) * | 2016-03-03 | 2018-07-13 | 张志刚 | 一种表面增强拉曼散射衬底及其制备方法 |
| RU2643697C1 (ru) * | 2017-05-11 | 2018-02-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук | Способ получения композитных наноструктур: диоксид кремния - серебро |
| RU2720075C1 (ru) * | 2019-04-11 | 2020-04-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Оптический сенсор с плазмонной структурой для определения химических веществ низких концентраций и способ его получения |
| RU2771768C1 (ru) * | 2021-11-26 | 2022-05-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Способ получения наноразмерного диоксида титана с вариабельными оптическими свойствами, модифицированного металлическими плазмонными наночастицами |
| RU2780404C1 (ru) * | 2021-12-29 | 2022-09-22 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Способ формирования плазмонных наноструктур на поверхностях объектов для неразрушающего анализа малых концентраций химических соединений методом Рамановской спектроскопии |
| US11480524B1 (en) * | 2022-05-16 | 2022-10-25 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101448111B1 (ko) | 표면 증강 라만 분광용 기판 및 이의 제조방법 | |
| Büchel et al. | Sputtered silver oxide layers for surface-enhanced Raman spectroscopy | |
| Stöckle et al. | Controlled formation of isolated silver islands for surface-enhanced Raman scattering | |
| Guan et al. | An in situ SERS study of plasmonic nanochemistry based on bifunctional “hedgehog-like” arrays | |
| WO2014188237A1 (en) | Surface enhanced raman scattering (sers) sensor and a method for production thereof | |
| Yang et al. | Hybrid nanostructure of SiO 2@ Si with Au-nanoparticles for surface enhanced Raman spectroscopy | |
| Sánchez-Aké et al. | Intensity enhancement of LIBS of glass by using Au thin films and nanoparticles | |
| KR20170066089A (ko) | 금속 나노구조체의 제조방법 및 상기 제조방법에 따라 제조되는 금속 나노구조체를 포함하는 표면증강라만산란 분광용 기판 | |
| KR102246480B1 (ko) | 곡면을 가지는 플라즈모닉 연속 박막을 포함하는 기판 및 이의 제조방법 | |
| Zhai et al. | Controllable preparation of the Au–MoS 2 nano-array composite: optical properties study and SERS application | |
| RU2804508C9 (ru) | Способ изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света | |
| RU2804508C1 (ru) | Способ изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц для получения спектров гигантского комбинированного рассеяния света | |
| CN108611604B (zh) | 一种基于高介电材料的经济型高精密表面增强拉曼活性基底的制造方法 | |
| JP2002277397A (ja) | 分子センサおよびラマン分光分析法 | |
| RU2806842C1 (ru) | Способ изготовления подложки с экспрессным самоформированием наночастиц для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света | |
| Zhang et al. | Effect of gold nanoparticle concentration on spectral emission of AlO molecular bands in nanoparticle-enhanced laser-induced Al plasmas | |
| Rubish et al. | Rapid formation methods of arrays of randomly distributed Au and Ag nanoparticles, their morphologies and optical characteristics | |
| Yang et al. | Fine structure of the plasmon resonance absorption peak of Ag nanoparticles embedded in partially oxidized Si matrix | |
| RU221743U1 (ru) | Устройство для получения спектров гигантского комбинационного рассеяния света | |
| Nguyen et al. | Production of SERS substrates using ablated copper surfaces and gold/silver nanoparticles prepared by laser ablation in liquids | |
| Rybaltovskii et al. | Formation of Nanoparticles and Plasmonic Structures in Porous Materials Using Laser and SCF Technologies | |
| Kuchmizhak et al. | Plasmon-mediated enhancement of rhodamine 6g spontaneous emission on laser-spalled nanotextures | |
| RU2789995C1 (ru) | Способ получения тонких пленок из коллоидных растворов наночастиц благородных металлов и их сплавов, полученных методом импульсной лазерной абляции для спектроскопии усиленного комбинационного рассеяния | |
| Grochowska et al. | Properties of thermally dewetted thin Au films on ITO-coated glass for biosensing applications | |
| KR102609280B1 (ko) | 다공성 박막을 활용하여 배면의 표면 강화 라만 산란이 향상된 배면 sers 기판 및 이의 제조 방법 |