Грещук О. М. Взаємозв'язок морфологічних та структурних особливостей металевих наноструктур з ефектами підсилення ними раманівського розсіяння

В дисертації викладено результати досліджень морфологічних та структурних особливостей золотих наноструктур з ефектами підсилення ними раманівського розсіяння молекул-аналітів. Розроблено та досліджено ефективні SERS підкладки, що являють собою плівки з наночастинок (НЧ) типу «ядро-оболонка» Au-SiO2, SiO2-Au. Встановлено, що для SERS підкладок на основі наноструктур Au-ядро/SiO2-оболонка коефіцієнт підсилення становить 102-103 (в залежності від товщини оболонки), а для SiO2-Au – 104-105 (в залежності від концентрації золотих НЧ, на поверхні SiO2 оболонки). Значне підсилення зумовлене істотним збільшенням ефективної поверхні, на якій знаходяться НЧ золота і аналіта, а також наявністю в системі «гарячих точок» з великою напруженістю електричного поля. Розроблено та досліджено два типи ефективних SERS підкладок на основі "нанозірок". Продемонстровано, що змінюючи розміри ядра і вістря НЗ в процесі їх синтезу, можна налаштувати параметри плазмонного поглинання SERS підкладок на необхідну довжину хвилі збуджуючого лазерного випромінювання для реалізації найкращих резонансних умов SERS-підсилення. Встановлено кореляцію між експериментальними даними та теоретично змодельованим розподілом ЕМ поля поблизу НЧ. Встановлено, що коефіцієнт підсилення SERS сигналу від підкладок I типу становить 105, а II типу – 106. Встановлено, що підкладки II типу можна використовувати для діагностики живих тканин, оскільки крім смуги плазмонного поглинання з максимумом 600 нм, їм властива смуга з максимумом 1000 нм, яка потрапляє у вікно прозорості тканин. Досліджено морфологічні та оптичні властивості SERS підкладок, сформованих методом інтерференційної фотолітографії. Виявлено ефект суттєвого збільшення ефективності раманівського розсіяння від молекул-аналіту за рахунок відпалу таких наноструктур з попередньо осадженими на них молекулами. Встановлено, що після відпалу при Т = 420 оС морфологічна однорідність наноструктур поліпшується, змінюються їх розміри і структура відповідно зменшується напівширина смуги плазмонного поглинання і зміщується її максимуму з 670 до 600 нм. Розроблено та досліджено SERS підкладки виготовлені методом термічного напилення металів. Показано, що за допомогою термічного відпалу таких плівок в діапазоні температур від 200 до 450оС можна плавно керувати положенням смуги плазмонного поглинання та її формою та точно налаштувати на необхідну довжину хвилі для резонансу зі збуджуючим лазерним випромінюванням. Продемонстровано, що такого типу SERS підкладки ефективно підсилюють SERS-сигнал від молекул родаміну 6Ж і кристалічного фіолетового.