Nanopartikel auf Oberflächen - Charakterisierung und Anwendung in der oberflächenverstärkten Raman-Streuung
Joseph, Virginia - Humboldt-Universität Berlin (2012)
In dieser Arbeit wurden nanostrukturierte Oberflächen durch Immobilisierung von Gold- und Silbernanopartikeln mit Organosilanen hergestellt und bezüglich ihrer Eigenschaften als Substrate für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) untersucht.
In Experimenten zum Einfluss von Partikelgröße und -anordnung auf die plasmonischen Eigenschaften wurden wesentliche Erkenntnisse für die Optimierung SERS-aktiver Nanostrukturen gewonnen. Durch Kombination experimenteller Untersuchungen, unter Verwendung von spektroskopischen und bildgebenden Verfahren, mit elektrodynamischen Simulationen der lokalen Felder, wurden Zusammenhänge zwischen den plasmonischen und nanoskopischen Eigenschaften von Partikeln auf Oberflächen und ihren SERS-Eigenschaften hergestellt. Die nanostrukturierten Oberflächen weisen hohe und über einen weiten Analytkonzentrationsbereich stabile Verstärkungsfakoren bei hoher mikroskopischer Homogenität der Verstärkung auf. Dies macht sie zu geeigneten Substraten für quantitative Anwendungen von SERS.
Das Potenzial der nanostrukturierten Oberflächen für den Einsatz in analytischen Fragestellungen wurde anhand mehrerer Anwendungen gezeigt. Durch simultane Immobilisierung verschiedener Nanopartikel unter Verwendung desselben Linkermoleküls wurden erstmalig Oberflächen mit definierten plasmonischen und funktionellen Eigenschaften reproduzierbar erzeugt. Diese neuartigen Mischsubstrate wurden in der Verfolgung katalytischer Reaktionen eingesetzt, wodurch erstmals Reaktionskonstanten solcher Reaktionen mittels SERS bestimmt werden konnten.
Die Ergebnisse der Arbeit legen einen breiten Einsatz der plasmonischen nanostruk-turierten Oberflächen in der Zukunft nahe. Dieser reicht von Untersuchungen in der Katalyseforschung über mikroskopische Anwendungen von SERS bis zur Verwendung in der klinischen Diagnostik.