Příprava SERS-aktivních substrátů s vysokou tepelnou odolností

Abstract

Povrchem zesílený Ramanův rozptyl (SERS) je mocným nástrojem pro rychlou analýzu chemického složení vzorků. Pro potenciální aplikace SERS jsou stěžejní především vlastnosti SERS-aktivních substrátů, na kterých k zesilování Ramanova rozptylu dochází. Často využívaným typem SERS-aktivních substrátů jsou vrstvy pokovených, nejtěsněji uspořádaných polystyrenových mikročástic. Příprava těchto vrstev je relativně snadná, rychlá a nenákladná. Polystyrenové částice jsou ale zdrojem parazitního signálu a nejsou odolné vůči vysokým intenzitám excitačního laserového záření. Při měření SERS tak může dojít k poškození substrátu a k znehodnocení naměřených spekter. Hlavním cílem této práce bylo proto vyvinout a optimalizovat metodu přípravy samouspořádaných polí SiO2 mikročástic, které mohou polystyrenové částice nahradit a zmíněnými problémy netrpí. Samouspořádaná pole SiO2 částic byla připravena metodami drop-coating a samouspořádání na vodní hladině. Tato pole byla následně pokovena a charakterizována s ohledem na jejich budoucí využití ve spektroskopii založené na SERS. Jejich vlastnosti jsou porovnány se substráty pokovených polystyrenových částic. Výsledky této práce by měly umožnit přípravu nových typů SERS-aktivních substrátů s výrazně lepšími vlastnostmi.

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) is a powerful tool for rapid qualitative analysis of unknown chemical samples. The properties of SERS-active substrates, which enhance Raman scattering are of particular importance for potential applications of SERS. Metal film over polystyrene microparticles is a commonly used type of SERS-active substrates. The preparation of these structures is relatively easy, inexpensive and fast. Nevertheless, the polystyrene particles are a source of spurious signals and they are not resistant to high intensities of laser excitation. SERS measurements can thus damage the substrate and devalue the measured spectra. The main objective of this study was therefore to develop and optimize a method for the preparation of self-assembled arrays of SiO2 microparticles that can replace polystyrene particles and do not suffer from the described problems. The prepared metal film over silica particles are then characterized with respect to their future application in spectroscopy based on SERS. Their properties are compared with metal film over polystyrene particles. The results of this work should allow the preparation of new types of SERS-active substrates with significantly improved properties.