Příprava vrstev koloidních částic stříbra pro využití v oblasti povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie

Bc. Barbora ŠTEFKOVÁ

Master's thesis

Preparation of silver colloidal layers for utilization in surface enhanced Raman spectroscopy

Abstract:

Tato diplomová práce je zaměřena na studium přípravy vrstev částic stříbra na pevných podkladech pro jejich následnou aplikaci v oblasti povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie. Jako podkladové substráty sloužily destičky pokryté oxidem hlinitým, celulosou impregnovanou polyethyleniminem a mikrokrystalickou celulosou. Na ně byly adsorbovány nanočástice stříbra připravené sonochemickou metodou, během které byly Ag+ ionty redukovány pomocí různých redukčních činidel (maltosa, glukosa, askorbová kyselina). Také byl zkoumán vliv aktivace ve 4mol.dm^-3 roztoku chloridů na získané zesílení signálu. Testování SERS aktivity všech substrátů probíhalo na modelovém analytu - 10^-5mol.dm^-3 roztok adeninu. K získání SERS spekter byly využity lasery o vlnových délkách 455 nm, 532 nm, 633 nm, 780 nm a 785 nm. K další charakterizaci připravených vrstev stříbra byly pořízeny snímky pomocí elektronového mikroskopu (SEM) a také bylo pomocí EDS mapování sledováno pokrytí vrstev stříbrem. SERS aktivita vrstev byla evaluována pomocí faktoru zesílení, který byl dán poměrem SERS intenzity 10^-5mol.dm^-3 adeninu a Ramanovy intenzity 0,1mol.dm^-3 adeninu měřeného na podkladu bez stříbrných nanočástic. Substráty na všech podkladech vykazovaly nejvýraznější zesílení, byla-li k jejich přípravě využita maltosa. Nejvyšších průměrných faktorů zesílení bylo dosaženo při použití laseru o 780 nm - 2,8.10^5, kde úspěšně zesilovalo 26 vzorků, a pak o 532 nm - 3,5.10^5, kde bylo SERS-aktivních 16 vzorků.

Abstract:

This master's thesis focuses on the preparation of silver particle layers on solid substrates and their subsequent utilization for surface enhanced Raman spectroscopy. Thin sheets covered with aluminium oxide, polyethyleneimine-impregnated cellulose, and microcrystalline cellulose were used as the base substrates for the silver deposition. Silver nanoparticles were prepared using a sonochemical method. Various reductants (maltose, glucose, ascorbic acid) were used for the reduction of Ag+ ions. The influence of substrate activation in 4M chloride ion solution on the Raman signal enhancement was also studied. SERS activity of all the prepared substrates was tested on a model analyte - 10^-5 M adenine solution. To obtain SERS spectra, lasers with wavelengths of 455 nm, 532 nm, 633 nm, 780 nm, and 785 nm were used. To further characterize the substrates, images from a scanning electron microscope and elemental surface mapping (EDS) were examined. SERS activity of the substrates was evaluated using the enhancement factors calculated by the ratio of SERS signal intensity of 10^-5 M adenine to Raman signal intensity of 0.1 M adenine measured on a substrate with no silver particles deposited on its surface. Silver layers prepared on all the base substrates exhibited highest levels of enhancement when maltose was used as the reducing agent. The highest average enhancement factor values were achieved using 780 nm laser - 2.8.10^5 , using this wavelength 26 samples showed SERS activity, using 532 nm laser 16 substrates were SERS-active and an average enhancement factor value of 3.5.10^5 was achieved.

Keywords

vrstvy stříbra, nanočástice, Ramanova spektroskopie, SERS substrát, adenin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Robert Prucek, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Material Chemistry