XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Увеличениепределаобнаружениявеществ является одной из важнейших проблем в современной химии. Перспективным решением является создание сенсоров, работающих на эффекте гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) света. Данный эффект проявляется за счёт явления плазмонного резонанса на поверхности наночастиц (НЧ) благородных металлов, причём серебро наиболее часто используется за счёт наибольшего поглощения на резонансных частотах [1]. В представленной работе проводиласьиммобилизация НЧ серебра на поверхность трековой мембраны (ТМ), что позволит проводить высокочувствительный анализ веществ на основе эффекта ГКР света. Для этого были решены следующие задачи: синтезированы НЧ серебра цитратным и электроискровым методами; путем центрифугирования проведена очистка полученных НЧ; далее НЧ были иммобилизованы на специально подготовленных ТМ путем фильтрования; для оценки эффективности проведенной иммобилизации проводили сравнение эффекта ГКР на тестовом веществе.

Экспериментальная часть

Синтез НЧ Ag цитратным методом из AgNO₃ проводился аналогично описанному в литературе способу [2]. Для очистки НЧ полученных цитратным методом использовалось центрифугирование и декантирование в трёхкратной повторности. Синтез НЧ Ag электроискровым методом проводился на лабораторном стенде между двумя серебряными электродами, погруженными в деминерализованную (ДМ) воду. Скорость потока воды 0,5 л/мин. Методика описана в [3].

Для оценки стабильности полученных НЧ при помощи Zetasizer nano был измерен ζ-потенциал НЧ в коллоидных растворах.

Частицы осаждали на ТМ из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), модифицированной 0,1% полиэтиленимином (ПЭИ), Mr=60000 Da. Толщина мембраны 12 мкм, диаметр пор 0,4 мкм, плотность пор 2.7*10⁸ см^-2, диаметр мембраны 4 см.

Для полученных растворов на спектрофотометре Thermo scientific Evolution 600 были сняты UV-VIS спектры поглощения до и после иммобилизации на ТМ.

Растровую электронную микроскопию (РЭМ) осуществляли на микроскопе HITACHI SU 8020 с холодным полевым катодом. Для улучшения разрешения и контраста изображений на образцы напыляли тонкий слой сплава Pt/Pd толщиной 5 нм.

Для измерения эффекта ГКР на ТМ наносилось 2 мкл 10^-4М спиртового раствора тестового вещества – 4-аминотиофенола (4-АТФ), и после испарения растворителя снимались спектры КР на рамановском спектрометре Enspectr R532.

Результаты и обсуждение

Полученные частицы стабильны во времени, определенное значение ζ-потенциала составляет -50,9 мВ; -33,2 мВ; -25,8 мВ для неочищенных, очищенных НЧ, полученных цитратным методом, и НЧ, полученных электро-искровым методом, соответственно. Об иммобилизации НЧ на ТМ можно судить по РЭМ-снимкам (Рис. 1). Полученные частицы имеют преимущественно сферическую форму.

Рис. 1. РЭМ-снимок ТМ с иммобилизованными НЧ, полученными электроискровым методом.

Из UV-VIS спектров полученных растворов НЧ (Рис. 2.) можно сделать вывод о высокой степени иммобилизации неочищенных цитратных и электроискровых НЧ на ТМ по уменьшению максимума поглощения в области ~420 нм, соответствующего плазмонному резонансу [3].

Рис. 2. Спектры растворов НЧ до и после иммобилизации на ТМ 1 – цитратные неочищенные частицы, 2 – цитратные очищенные частицы, 3 – НЧ, полученные электроискровым методом.

Рис. 3. КР-спектры 4-АТФ на ТМ с различными НЧ.

По интенсивности полосы поглощения на ~1430 см-1, соответствующей νNN+δCH сделан вывод, что наибольший эффект ГКР света показали НЧ, полученные электро-искровым методом (Таблица 1.).

Таблица 1. Характеристики НЧ, полученных разными способами

НЧ	Хим. очищ.	Хим. неочищ	Эл-иск
Интенсивность поглощения на 1430 см-1, отн. ед.	2479±100	11979±143	13550±785

Заключение

В ходе работы были синтезированы, иммобилизованы на ТМ и исследованы стабильные НЧ серебра, полученные различными методами. По результатам UV-VIS спектроскопии, а также обнаруженному эффекту ГКР света на тестовом веществе 4-АТФ сделан вывод о лучшей иммобилизации электроискровых и неочищенных цитратных НЧ.

Литература

Поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия (SERS): аналитические, биофизические и биомедицинские приложения. Техносфера / ред. Шкюлер С.; пер. Лушникова А. Москва, 2017. 332 с.

Pryshchepa O., Pomastowski P., Buszewski B. Silver nanoparticles: Synthesis, investigation techniques, and properties // Advances in Colloid and Interface Science. 2020. Vol. 284. P. 102246.

Криставчук О. В. At all . // Коллоидный журнал.2017. Т. 79. № 5. С.596-605. 3. Апяри В.В. и др. Наночастицы золота и серебра в методах оптической молекулярной адсорбционной спектроскопии. 2019. Т. 74, № 1. P. 26–38.

Код для цитирования: Скопировать