Kompozitní nanočástice se zlatým jádrem: povlakování cílené pro biotechnologické aplikace

Abstract

Nanočástice ušlechtilých kovů jsou studované zejména pro své unikátní optické vlastnosti. Ty se projevují rezonančně zesílenou absorpcí a rozptylem dopadajícího elektromagnetického záření - jevem zvaným lokalizovaná povrchová plazmonová rezonance (LSPR). Pro ušlechtilé kovy nastává LSPR ve viditelné nebo blízké infračervené oblasti spektra, přičemž přesnou spektrální pozici LSPR lze ladit změnou velikosti, tvaru či materiálu nanočástice. Změny optických vlastností lze dosáhnout také spojením dvou a více materiálů v rámci jedné kompozitní nanostruktury. Jedním z typů kompozitních nanočástic jsou také tzv. core-shell nanočástice, které vznikají obalením již existující nanočástice slupkou z jiného materiálu. Tato práce je zaměřena na přípravu core-shell nanočástic s jádrem tvořeným zlatou nanotyčinkou a slupkou tvořenou stříbrem. Na základě provedené literární rešerše jsou představeny základní vlastnosti těchto nanočástic a v kontextu provedených experimentů jsou diskutovány vlivy, které mohou být určující při jejich přípravě. Úspěšné vytvoření zlatých nanotyčinek se stříbrnou slupkou je žádoucí pro řadu aplikací v čele s povrchem zesílenou Ramanovou spektroskopií. Okrajově je zmíněna také problematika navazování křemíkových kvantových teček na zlaté nanotyčinky. Příprava těchto kompozitních nanočástic by měla vést ke zlepšení fluorescenčních vlastností kvantových teček, které pak lze využít v biotechnologických aplikacích. K charakterizaci připravených vzorků je využito dvou komplementárních metod - absorpční spektroskopie a elektronové mikroskopie.

Noble metal nanoparticles are studied mainly for their unique optical properties. Demonstration of these properties is resonantly enhanced absorption and scattering of incident electromagnetic radiation - a phenomenon called localized surface plasmon resonance (LSPR). For noble metal nanoparticles LSPR arises in the visible or near infrared region of the electromagnetic spectrum and the exact spectral position of LSPR can be tuned by changing the size, shape or material of the particles. Variations in the optical properties can be also achieved by combining two or more materials within a single composite nanostructure. Particular type of composite nanoparticles is so called core-shell nanoparticles, which are created by encapsulating an already existing particle in a shell made of another material. The thesis is focused on preparation of core-shell nanoparticles, where the core is represented by a gold nanorod and the shell is made of silver. Fundamental properties of such nanoparticles are introduced based on a literature review and potential influences on the process of their synthesis are discussed in terms of experiments that have been carried out. Successful creation of gold nanorods with silver shell is desired for various applications, e.g. surface enhanced Raman spectroscopy. The problem of linking silicon quantum dots to the surface of gold nanorods is also partially pursued. Preparation of these composite nanoparticles should lead to enhancing the fluorescent properties of quantum dots, which is desirable for biotechnical applications. For characterization of the prepared samples two complementary methods are used - absorption spectroscopy and scanning electron microscopy.