Sonochemická depozice vrstev plasmonických nanočástic a jejich využití jako senzorů pro spektroskopickou detekci látek

Mgr. Barbora ŠTEFKOVÁ

Advanced ('rigorózní') thesis

Sonochemical method for plasmonic nanoparticle layers deposition and their utilization as sensors for spectroscopic detection of compounds

Anotácia:

Tato rigorózní práce je zaměřena na přípravu vrstev nanočástic stříbra pomocí sonochemické depozice z kapalné fáze na pevné podkladové substráty a jejich následné využití jako senzory pro detekci analytů o nízkých koncentracích. Stříbrné nanočástice byly nanášeny na podklady z oxidu hlinitého a z celulosy impregnované polyethyleniminem. K sonochemické redukci [Ag(NH3)2]+ byly jako redukční činidla využity maltosa a glukosa. Byl také studován vliv úpravy substrát před nanesením stříbra (aktivace v SnCl2 nebo nanesení vrstvy polydopaminu) na výslednou strukturu a plasmonické vlastnosti vrstvy. U takto připravených substrátů byla provedena rekrystalizace v roztoku NaCl o koncentraci 4 mol.dm-3 za účelem optimalizace jejich plasmonických vlastností. Struktura připravených vrstev byla studování pomocí elektronového mikroskopu (SEM) a plasmonické vlastnosti a využitelnost vrstev jako senzorů pro detekci látek pomocí povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS), kde byly k měření použity lasery o vlnových délkách 532 nm a 780 nm. SERS experimenty probíhaly na detekci modelového analytu adeninu o koncentrace 10-5 mol.dm-3. Získané faktory zesílení ve obvykle pohybovalo v oblasti 105, nejvyšší pak 106. Všechny vrstvy byly také znovu otestovány 1 měsíc po jejich přípravě, aby mohla být zhodnocena jejich stabilita.

Abstract:

This thesis focuses on silver nanoparticle layer preparation using sonochemical liquid phase deposition on solid phase base substrates and their subsequent utilization as sensors for the detection of compounds of low concentrations. Silver nanoparticles were deposited on aluminium oxide and polyethyleneimine-impregnated cellulose substrates. For the sonochemical deposition of [Ag(NH3)2]+ maltose and glucose were used as reducing agents. The influence of substrate pre-treatment (immersion in SnCl2 or polydopamine layer deposition) on the final silver layer structure and plasmonic properties was studied. Also, recrystallization in concentrated 4M NaCl solution was carried out on prepared substrates in order to optimize their plasmonic properties. The structure of the layers was studied by electron microscopy (SEM) and plasmonic properties were studied by surface enhanced Raman spectroscopy (SERS), and for that lasers of 532 nm and 780 nm wavelengths were used. SERS experiments were carried out by the detection of a model analyte (10-5M adenine solution). The obtained enhancement factors were 105 for most samples and the highest one reached up to 106. All the layers were tested once again after 1 month, so the layer stability could be evaluated.

Kľúčové slová

Vrstvy stříbra, sonochemická depozice, redukující sacharidy, povrchem zesílená Ramanova spektroskopie

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 11. 2022

Obhajoba závěrečné práce

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

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Advanced ('rigorózní řízení') programme / odbor:
Nanomaterial Chemistry / Nanomaterial Chemistry