ИСТИНА

Эффект гигантского комбинационного рассеяния заключается в рекордном (до 1014 раз) усилении КР-сигнала от органических молекул в присутствии металлических наночастиц с эффектом плазмонного резонанса. Необходимым условием усиления рамановского сигнала является близость наночастицы к анализируемому объекту (не более 10 нм) и близость полосы плазмонного и характеристических частот поглощения аналита. Морфология наночастиц и их размер определяют спектр поглощения наночастиц и эффективность плазмонного резонанса в применении к анализу заданных аналитов. Данный проект направлен на изучение фундаментальных аспектов взаимодействия металлических наночастиц (серебро, золото, платина), обладающих плазмонным резонансом, с полупроводниковыми наноструктурами различной природы (MgO, TiO2, ZnO) и морфологии (нанопорошки, наностержни). С практической точки зрения, будет разработан новый оригинальный подход для усиления интенсивности КР-сигнала ряда аналитов (красители, лекарственные препараты, гемоглобин эритроцитов) путем использования наноструктурированных композитов на основе плазмонных наночастиц и высокодисперсных полупроводниковых материалов и диэлектриков. Данный проект позволит выработать алгоритм выбора оптимального состава ГКР-активной подложки (пленки нанокомпозита с развитой системой пор) в применении к конкретному аналиту, что должно явиться основой для разработки новых методик селективного определения ряда органических веществ и детектирования патологических изменений эритроцитов при контакте с лекарственными препаратами.

Первый этап работ был ориентирован на разработку новых методов и подходов для создания широкого спектра наноструктурированных пленок «металл-полупроводник» с разнообразной микроструктурой и влиянием эффекта обмена энергией между полупроводником и плазмонными наночастицами, а также анализом зонной структуры материалов с использованием набора спектроскопических методов. В качестве пористой полупроводниковой основы пленки выступали наноструктурированные оксиды, в том числе диоксид титана (аморфный и анатаз) и оксид алюминия. В числе наноструктурированных полупроводниковых материалов с точки зрения их микроструктуры для создания пленок были применены нанопорошки с размером зерен от 10 нм, наностержни диаметром 20 – 500 нм, нанотрубки диаметром от 10 нм. Синтез наноструктур был осуществлен с использованием методов «мягкой химии», в том числе золь-гель метода, гидротермальной обработки, термического разложения, метода пиролиза аэрозоля. Показано, что в качестве металлических наночастиц с эффектом плазмонного резонанса могут выступать наночастицы серебра, золота и платины диаметром 5 – 100 нм. Получены водные коллоидные растворы частиц серебра, золота и платины различной морфологии (сферы, пластинки, нити) с использованием растворов нитрата серебра, аммиаката серебра, гексахлорплатиновой кислоты, тетрахлороаурата водорода. Распределение частиц по размерам было оценено на основе статистической обработки микрофотографий и методом динамического светорассеяния. Впервые изучено взаимодействие плазмонных анизомерных наночастиц и наноструктурированных полупроводников с большой шириной запрещенной зоны.