Автор AZoNano 30 сентября 2020 г.

Исследователи из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) в сотрудничестве с коллегами из Алферовского университета, Института проблем машиностроения РАН и Технологического университета Труа зарегистрировали образование наночастиц серебра в ионообменное стекло в результате воздействия инфракрасного лазера. Текущие исследования были опубликованы в журнале Nanomaterials .

Международная научная группа изучает рост и свойства металлических наночастиц, размещенных на поверхности многокомпонентных стекол. Такие структуры хорошо подходят для спектроскопии комбинационного рассеяния света с усилением поверхности (SERS). Этот специальный тип спектроскопии используется для скрининга, контроля и анализа микродоз вещества. Подложки с наночастицами из исследованных стекол имеют антибактериальное, противогрибковое и противовирусное применение. Они также дешевы и просты в приготовлении.

В этом исследовании группа или исследователи приложили усилия, чтобы проверить возможность образования наночастиц серебра (НЧС) на поверхности стекла с помощью инфракрасных наносекундных лазерных импульсов для рамановской спектроскопии. Существуют различные способы размещения наночастиц серебра на поверхности стекла, включая литографические методы, лазерную абляцию, осаждение SNP из растворов, термическое или реактивное восстановление ионов серебра с последующей диффузией нейтрального серебра. Примененный метод исследования позволил «нарисовать» точные структуры, состоящие из SNP на поверхности стекла.

«Стекло, подвергшееся ионному обмену между серебром и натрием, содержит ионы серебра, равномерно распределенные в приповерхностном слое материала. Под действием лазерного излучения эти ионы превращаются в нейтральные атомы, которые объединяются в наночастицы. Когда образуются SNP диаметром 20-30 нм, коллективные колебания электронов в металлических наночастицах, оптически возбуждаемые в соответствующем диапазоне длин волн, демонстрируют поверхностный плазмонный резонанс. А вблизи резонанса системы происходит резкое нарастание электрического поля на оптической частоте. Это явление используется для усиления сигнала в рамановской спектроскопии », – поясняет Андрей Липовский, профессор Высшей школы инженерной физики СПбПУ.

Полученные чувствительные элементы могут быть использованы в качестве подложек для рамановского анализа различных реагентов, в том числе биологических.

«Заметно, что усиление сигнала увеличивается в 105-106 раз. Это огромный выигрыш», добавляет проф. Липовский.

Такие чувствительные элементы имеют широкий спектр применения. Существуют коммерческие субстраты с наночастицами серебра, подходящие для комбинационного рассеяния света, но они довольно хрупкие, подвержены окислению и должны храниться только в специальных условиях. В многокомпонентных стеклах с ионным обменом серебра и натрия SNP защищены слоем стекла толщиной ~ 20 нм. Образцы можно носить в кармане, подходящем для полевых работ. Достаточно провести небольшое химическое травление, чтобы обнажить внутренние структуры, и подложка готова к работе.

Это исследование является результатом многолетнего сотрудничества в изучении металлических наночастиц. Теперь ученые планируют продолжить исследования.

«Мы долгое время работали с наночастицами серебра для SERS. В следующей серии экспериментов мы собираемся изучить рост серебряных игл субмикронного размера, который может привести к еще более высокой поверхности. усиление », отметил проф. Липовский.

Источник: http://english.spbstu.ru/