Příprava a charakterizace nanostrukturovaných kovových povlaků pro povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii

Abstract

This thesis deals with the preparation and study of heterogeneous nanostructured Nb2O5-Ag surfaces and their application for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). The samples were prepared using magnetron sputtering. Various thicknesses of the Ag layer were tested. The surfaces were subsequently annealed in order to form several different Ag structures, which were later compared. The morphology of the surfaces was examined using electron microscopy, which revealed that Ag structures of various size scales were formed: from small islands (dots), through larger nanoparticles interconnected into a~network, up to a~continuous layer. Annealing allowed the disintegration of the continuous layer into nanoislands larger than those formed by sputtering alone. Absorption spectra of these surfaces were measured using UV-vis spectrophotometry, which confirmed (in some cases refuted) the presence of localized surface plasmon resonance (LSPR). SERS spectra were measured on these surfaces using methylene blue (MB) as a~test molecule. The strongest SERS signal was obtained from the structure with silver particles tens of nanometers in size, interconnected into a~network. The ability to photodegrade adsorbed MB molecules upon UV light irradiation was also tested and confirmed, and it was significantly better for the...

Táto práca sa zaoberá prípravou a~štúdiom heterogénnych nanoštruktúrovaných povrchov Nb2O5-Ag a~ich využitím pre povrchovo zosilnenú Ramanovu spektroskopiu (SERS). Vzorky boli pripravované pomocou magnetronového naprašovania. Otestované boli rôzne hrúbky Ag vrstvy. Povrchy boli následne žíhané za účelom vytvoriť niekoľko rozličných Ag štruktúr, ktoré boli neskôr porovnávané. Morfológia povrchov bola skúmaná pomocou elektrónovej mikroskopie, kde sa ukázalo, že boli vytvorené Ag štruktúry na rôznych škálach veľkostí: od malých ostrovčekov (bodiek), cez väčšie nanočastice pospájané do siete až po spojitú vrstvu. Žíhanie umožnilo rozpadnutie spojitej vrstvy na nanoostrovčeky väčšie ako tie, ktoré boli vytvorené iba naprašovaním. Pre tieto povrchy boli pomocou UV-vis spektrofotometrie zmerané absorpčné spektrá, ktoré potvrdili (v niektorých prípadoch vyvrátili) prítomnosť lokalizovanej povrchovej plazmónovej rezonancie (LSPR). Na týchto povrchoch boli pre testovaciu molekulu metylénovú modrú (MB) merané SERS spektrá. Najsilnejší SERS signál dávala štruktúra, so striebornými časticami veľkými desiatky nm, pospájanými do siete. Otestovaná a~potvrdená bola aj schopnosť ožiarením povrchu UV svetlom fotokatalyticky degradovať adsorbované molekuly MB, ktorá bola významne lepšia pre povrch Nb2O5-Ag ako pre povrch...