Michałowska Aleksandra
Zakład Chemii Fizycznej i Radiochemii
Pracownia Spektroskopii i Oddziaływań Międzymolekularnych
Nanocząstki złota pokryte warstwą Fe3O4: nowy materiał o właściwościach magnetyczno-plazmonicznych do prowadzenia ramanowskich analiz powierzchni
Aleksandra Michałowska
Promotor: prof. dr hab. Andrzej Kudelski
Opiekun: mgr Maria Żygieło
Spektroskopia SHINERS (ang. Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy) jest jedną z technik umożliwiających analizę składu chemicznego powierzchni różnych materiałów. W tej metodzie nanocząstki plazmoniczne zabezpiecza się cienką warstwą przeźroczystego dielektryka (np. SiO2 lub Al2O3), która zabezpiecza przed aglomeracją oraz przed bezpośrednim kontaktem między badaną powierzchnią i powierzchnią metalu plazmonicznego [1]. Istotną trudnością pojawiającą się w tego rodzaju pomiarach jest uzyskanie jednorodnego rozkładu nanorezonatorów na badanej powierzchni. Standardowo próbki do pomiarów SHINERS przygotowuje się poprzez prostą metodę osadzania na mokro, czyli nakroplenie zolu nanorezonatorów SHINERS oraz odparowanie rozpuszczalnika, co niestety skutkuje niehomogenicznym rozkładem nanostruktur – pojawia się wtedy tak zwany „coffee ring effect”. Ze względu na występowanie tego efektu często w pomiarach SHINERS obserwuje się niską powtarzalność uzyskiwanych wyników. Proponowaną modyfikacją umożliwiającą redukcję tego problemu jest otrzymanie nanomateriału hybrydowego o właściwościach magnetycznych oraz plazmonicznych.
Głównym celem pracy była synteza oraz charakterystyka nanostruktur łączących właściwości magnetyczne oraz plazmoniczne, a następnie wykorzystanie ich jako nanorezonatorów w spektroskopii SHINERS. Funkcją części magnetycznej jest odpowiedź na zewnętrzne pole magnetyczne, którą można wykorzystać do kontroli ruchu materiału, natomiast rolą części plazmonicznej jest wzmocnienie generowanego sygnału ramanowskiego badanych molekuł.
W ramach pracy magisterskiej syntezowano nanocząstki magnetyczne Fe3O4 za pomocą techniki współstrącania, które kolejno wykorzystano do otrzymania struktur typu core-shell. Podczas przeprowadzanych syntez zaobserwowano silne przegrupowanie struktur do układu: rdzeń plazmoniczny wykonany ze złota otoczony przez skorupkę z magnetytu. Otrzymane nanorezonatory Au@Fe3O4 są pierwszym materiałem do pomiarów SHINERS posiadającym właściwości magnetyczne. Uzyskana otoczka z magnetytu nie tłumi wzmocnienia elektromagnetycznego generowanego przez złoty rdzeń oraz umożliwia równomierne rozprowadzenie nanocząstek na badanej powierzchni poprzez manipulowanie za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego. Wysoce jednorodny rozkład nanorezonatorów Au@Fe3O4 na próbce pozwala na pomiary ramanowskie przy bardzo małej zmienności intensywności uzyskiwanych widm. W końcowej części badań zaproponowano praktyczne zastosowanie otrzymanych nanocząstek plazmoniczno-magnetycznych do detekcji pestycydu, którym była skażona skórka pomarańczy.
Literatura:
[1] Tian Z.Q. et al., Nature. 2010, 464, 392-394.