Optical responses of biomolecules on regular metal plasmonic nanostructures

Abstract

Název: Optické odezvy biomolekul na pravidelných kovových plasmonických nanostrukturách Autor: Martin Šubr Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Marek Procházka, Dr., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Adsorpce molekul na kovové plasmonické nanostruktury vede k výraznému zesílení řady optických procesů, jako je Ramanův rozptyl (povrchem zesílený Ramanův rozptyl - SERS) nebo fluorescence (povrchem zesílená fluorescence - SEF). V rámci práce byly testovány dva druhy substrátů: (i) Stříbrné nanotyčky připravované naprašováním pod šikmým úhlem, a (ii) stříbrné a zlaté nanoostrůvky rostoucí na teflonovém filmu připravované magnetronovým naprašováním. Postupnou optimalizací procesu přípravy byla získána optimální SERS citlivost i reprodukovatelnost. Podrobné SERS-intenzitní profily byly získány při použití tří excitačních vlnových délek a gradientních struktur, kde se poloha plazmonové rezonance (LSPR) mění spojitě v rámci konkrétního substrátu. Bylo zjištěno, že spektrální poloha a výška LSPR pásu mohou být nezávisle modifikovány při použití smíšených zlato/stříbrných ostrůvků. Dále byla provedena detailní analýza polarizačních a úhlových závislostí stříbrných nanotyček v pravoúhlé geometrii rozptylu, která umožňuje nezávisle měnit dva ze tří úhlů, které určují prostorovou orientaci...

Title: Optical Responses of Biomolecules on Regular Metal Plasmonic Nanostructures Author: Martin Šubr Department: Institute of Physics of Charles University Supervisor of the doctoral thesis: prof. RNDr. Marek Procházka, Dr., Institute of Physics of Charles University Abstract: Adsorption of molecules on metal plasmonic nanostructures leads to significant enhancement of many optical processes, such as Raman scattering (surface-enhanced Raman scattering - SERS) or fluorescence (surface-enhanced fluorescence - SEF). Two groups of substrates were tested within this thesis: (i) Silver nanorods prepared by oblique angle vapor deposition, and (ii) silver and gold nanoislands growing on magnetron-sputtered polytetrafluoroethylene film. Step-by- step optimization process was performed on the nanoislands in order to obtain optimum SERS sensitivity and reproducibility. Detailed SERS intensity profiles were obtained using gradient nanostructures with the localized surface plasmon resonance (LSPR) condition varying across the sample and three different excitation wavelengths. It was also found that spectral position and height of the LSPR band can be controlled simultaneously using mixed gold/silver nanoislands. Detailed investigation of polarization- and angular- dependences of anisotropic silver nanorods was...