Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Opracowanie aktywnych podłoży bazujących na GaN i ZnO do pomiarów powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana

Aleksandra Karczmarczyk

Abstract

-
Record ID
WUTce5af1768ed044c1adaf1efe1e122a21
Diploma type
Master of Science
Author
Aleksandra Karczmarczyk Aleksandra Karczmarczyk,, Undefined Affiliation
Supervisor
Marek Marcinek (FC/CofIC) Marek Marcinek,, Chair Of Inorganic Chemistry (FC/CofIC)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair Of Inorganic Chemistry And Solid State Technology (FC/CofIC)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-06-2012
Issue date (year)
2012
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
W ostatnich latach, wielki potencjał wykazuje powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana (ang. Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS), wywodząca się z klasycznej metody ramanowskiej. Dzięki tej metodzie, możliwe już jest wykrywanie wielu chorób (m.in. wirusa HIV, Ebola, żółtaczki), a duże zainteresowanie naukowców tą techniką, może spowodować, iż możliwa stanie się detekcja mutacji DNA, za czym idzie wczesne wykrywanie np. nowotworów. Mimo ogromnych osiągnięć XXI wieku, problematyczne jest wytwarzanie odpowiednich podłoży, wzmacniających sygnał ramanowski, a stanowiących podstawę stosowania techniki SERS. Dlatego też, jednym z głównych wyzwań stojących przed współczesną nauką jest opracowanie metody produkcji idealnych platform do pomiarów, gwarantujących zarówno silne wzmocnienie sygnału ramanowskiego, jak i powtarzalność rejestrowanych widm, a dodatkowo nie wymagających dużych nakładów pieniężnych. Głównym celem pracy było opracowanie i zoptymalizowanie metody wytwarzania aktywnych platform bazujących na azotku galu (GaN) oraz tlenku cynku (ZnO), pokrytych złotem lub stopem złota i srebra, wykorzystywanych do analiz, za pomocą powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana. Ponadto, w celu sprawdzenia jakości produkowanych podłoży, wykonano analizy spektroskopowe, określając parametry charakteryzujące platformy, tj.:  Czułość (współczynnik wzmocnienia sygnału)  Stabilność  Powtarzalność (współczynnik korelacji widm) Podobne analizy przeprowadzono również dla jedynych, dostępnych dotychczas na rynku podłoży Klarite do pomiarów SERS, w celu porównania ich właściwości z właściwościami wyprodukowanych podłoży. Otrzymane wyniki umożliwiły wybranie i zoptymalizowanie odpowiednich parametrów produkcji aktywnych podłoży. Na podstawie zarejestrowanych widm oraz wyznaczonych na ich podstawie współczynników wzmocnienia, określono idealne warunki prowadzenia procesu napylania dla podłoży z azotku galu. Dzięki przeanalizowaniu otrzymanych chromatogramów, najbardziej odpowiednią wartością natężenia okazało się 60 mA. Następnym etapem było określenie czasu napylania. Jak się okazało, idealnym czasem było 200s. Dla takiego czasu otrzymano najwyższe współczynniki wzmocnienia (od 104 do 106) dla różnych substancji 78 zaadsorbowanych na powierzchni. Ostatnim etapem, było oszacowanie grubości warstwy napylanego stopu Au-Ag (1:1), dla optymalnego czasu napylania czyli 200s. Grubość ta wyniosła 130 nm. Jeśli chodzi o podłoża z tlenku cynku, parametrami procesu produkcji, które były wyznaczane na podstawie analiz SERS, był rodzaj prekursora cynku (azotan cynku czy octan cynku), stężenie roztworu prekursora, oraz grubość napylonej warstwy złota. Największe wzmocnienia sygnału, otrzymano dla serii podłoży, w której użyto 50 mM roztwór azotanu cynku. Na podstawie otrzymanych wartości EF, można było zauważyć, iż wzmocnienie maleje, wraz ze spadkiem stężenia (dla serii, w której użyto stężenia prekursora 10 mM, wzmocnienie wynosiło zaledwie 80). Najodpowiedniejsza grubość napylonej warstwy, jak wynika z otrzymanych wyników, wynosi 100 nm. W celu porównania właściwości wyprodukowanych podłoży GaN oraz ZnO z komercyjnymi platformami Klarite, sporządzono Tabelę 1. Tabela 1 Porównanie właściwości podłoży GaN ZnO Klarite Czułość ( max.EF) 106 105 103 Stabilność 3 tygodnie 3 miesiące 1 dzień Powtarzalność 0,87 0,98 0,90 Detekcja układów biologicznych (Fenyloalanina) 10-3M 10-2M 1M Jak wynika z zestawienia parametrów określających podłoża, wytworzone platformy GaN oraz ZnO, charakteryzują się bardzo wysokimi współczynnikami wzmocnienia sygnału, co najmniej dwa rzędy wielkości wyższymi niż na komercyjnych podłożach. Również ich stabilność jest nieporównywalnie lepsza, w stosunku do komercyjnych podłoży. Dla wszystkich platform średnie współczynniki korelacji liniowej są bardzo wysokie, co świadczy o wysokiej powtarzalności rejestrowanych widm. Aspekt dotyczący detekcji układów biologicznych był wykonany na podstawie wodnych roztworów fenyloalaniny, w celu sprawdzenia, jakie najniższe zastosowane stężenie tego związku będzie wykrywane na konkretnych podłożach. Najlepsze w tym przypadku okazały się płytki GaN, gdyż zarejestrowano bardzo dobre, czytelne widmo roztworu aminokwasu o stężeniu 10-3M. Badania prowadzone nad stworzeniem nowych podłoży są badaniami nowatorskimi i na pewno przyczynią się do rozwoju techniki SERS, o czym świadczą przedstawione wyniki. Współczesna literatura zawiera zaledwie kilka doniesień o podłożach tego typu. Wyprodukowane platformy ZnO oraz GaN, dają nadzieję, iż wybrany kierunek rozwoju jest perspektywiczny, stwarza możliwość produkcji aktywnych, stabilnych, czułych i powtarzalnych podłoży do analizy SERS, w tym m.in. detekcji mutacji DNA.
File
  • File: 1
    praca magisterska.pdf
Request a WCAG compliant version

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTce5af1768ed044c1adaf1efe1e122a21/
URN
urn:pw-repo:WUTce5af1768ed044c1adaf1efe1e122a21

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page