Sledování reakcí na povrchu plasmonických nanočástic pomocí povrchem-zesílené Ramanovy spektroskopie

Abstract

Předkládaná diplomová práce je zaměřena na nalezení podmínek vhodných pro studium povrchových reakcí, především Suzukiho-Miyaurovu cross-coupling reakce (SMCR), pomocí metody povrchem-zesíleného Ramanova rozptylu (SERS). První část práce se zabývá na optimalizaci podmínek jednotlivých reakcí pomocí klasické syntetické Schlenkovy techniky. Tradiční, publikované, podmínky pro SMCR byly v průběhu práce postupně upravovány tak, aby bylo možno reakce provádět ve vodných prostředích a při laboratorní teplotě, tj. za podmínek vhodných pro SERS spektroskopii. Jako katalyzátory byly vyzkoušeny: (i) PEPPSI - tradiční katalyzátor pro SMCR; (ii) palladnaté ionty; (iii) Pd koloidy; (iv) bimetalické koloidy Pd a plasmonického kovu (Ag, Au) ve formě jádro-obal (core-shell) i slité (alloy); (v) Ag a Au koloidy s přídavky palladnaté sole či N-heterocyklických karbenů (NHC-katalyzátorů). Jako substráty byly jednak využity látky s funkčními skupinami s vysokou afinitou k povrchům kovových nanočástic (NP), jednak substráty bez těchto kotvících funkčních skupin, u kterých lze předpokládat, i že budou do SMCR reakce přistupovat z roztoku. V druhé části diplomové práce byly vybrané reakční směsi pro SMCR studovány pomocí kyvet uzavíratelných septem a současně byl průběh reakce monitorován SERS spektroskopií. Jako...

The presented diploma thesis is focused on finding conditions suitable for the study of surface reactions, especially Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction (SMCR), by the surface- enhanced Raman scattering (SERS) method. The first part of the work deals with the optimization of the conditions of individual reactions using the classical synthetic Schlenk technique. Traditional, published, conditions for SMCR were gradually modified during the work so that the reactions could be performed in aqueous media and at room temperature, i.e., under conditions suitable for SERS spectroscopy. The following catalysts were tested: (i) PEPPSI - the traditional SMCR catalyst; (ii) palladium ions; (iii) Pd colloids; (iv) bimetallic colloids of Pd and plasmonic metal (Ag, Au) in the form of core-shell and alloy; (v) Ag and Au colloids with additions of palladium salt or N- heterocyclic carbenes (NHC-catalysts). Two groups of substrates were used: substrates with functional groups with high affinity for the surfaces of metal nanoparticles (NPs) and substrates without these anchoring functional groups. Substrates without the anchoring functional groups can be expected to enter the SMCR reaction from solution. In the second part of this diploma thesis selected reaction mixtures for SMCR were performed in septum...