Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu ứng Nhiệt độ Substrate lên Tính Chất Vi cấu trúc, Quang học và Cảm biến Glucose của Các Hạt Nano Bạc Được Lắng Đọng Bằng Phương Pháp Laser Xung
Tóm tắt
Nghiên cứu này báo cáo sự thay đổi do nhiệt độ substrate tác động lên các đặc tính cấu trúc, hình thái, quang học và cảm biến glucose của các hạt nano bạc (Ag) lắng đọng trên các wafer Si (100) kiểu p. Các lớp phim AgNP được sinh trưởng ở các nhiệt độ từ nhiệt độ phòng (RT) đến 600 °C cho thấy sự phụ thuộc rõ ràng của hướng kết tinh và hình thái bề mặt vào nhiệt độ substrate (T
s). Khi T
s tăng từ RT đến 600 °C, hướng kết tinh ưa thích của lớp phim AgNP thay đổi từ (111) thành (200). Kích thước của AgNP, phụ thuộc vào T
s, đạt giá trị tối đa tại T
s = 300 °C. Kết quả này được cho là do sự tái cấu trúc của kết cấu AgNP. Hơn nữa, hình dạng của AgNP cũng thay đổi từ hình elip sang hình cầu khi T
s tăng từ RT đến 600 °C. Sự tăng cường plasmon bề mặt trong cường độ phát quang được quan sát thấy cùng với sự gia tăng của T
s. Một điều nữa là lớp phim AgNP được lắng đọng ở 300 °C có khả năng giảm phản xạ đáng kể so với substrate silicon, trong phạm vi bước sóng từ 300–800 nm, và sự dịch đỏ dần dần của các cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ do việc bổ sung lượng glucose ngày càng tăng cũng được quan sát. Như một chứng minh khái niệm, chúng tôi cũng cho thấy khả năng của các substrate AgNP được sinh trưởng trong việc phát hiện glucose dựa trên quang phổ Raman tăng cường bề mặt trong khoảng nồng độ sinh lý với thời gian tích hợp ngắn 10 giây, thay đổi theo T
s.
Từ khóa
#hạt nano bạc #nhiệt độ substrate #tính chất quang học #cảm biến glucose #quang phổ Raman tăng cường bề mặtTài liệu tham khảo
Zeng B, Gan Q, Kafafi ZH, Bartoli FJ (2013) Polymeric photovoltaics with various metallic plasmonic nanostructures. J Appl Phys 113:063109
Atwater HA, Polman A (2010) Plasmonics for improved photovoltaic devices. Nat Mater 9:205
Kamakshi K, Silva JPB, Sekhar KC, Marslin G, Agostinho MJ, Conde O, Almeida A, Pereira M, Gomes MJM (2016) Influence of substrate temperature on the properties of pulsed laser deposited silver nanoparticle thin films and their application in SERS detection of bovine serum albumin. Appl Phys B Lasers O 122:108 (1 - 8)
Anker JN, Hall WP, Lyandres O, Shah NC, Zhao J, Van Duyne RP (2008) Biosensing with Plasmonic nanosensors. Nat Mater 7:442
Berini P (2013) Surface plasmon photodetectors and their applications. Laser Photonics Rev 8:197
Kamakshi K, Sekhar KC, Almeida A, Moreira JA, Gomes MJM (2014) Tuning the surface plasmon resonance and surface-enhanced Raman scattering of pulsed laser deposited silver nanoparticle films by ambience and deposition temperature. J Opt 16:055002 (5 pp)
Kamakshi K, Sekhar KC, Almeida A, Moreira JA, Gomes MJM (2015) Surface plasmon resonance coupled photoluminescence and resistive switching behavior of pulsed laser deposited Ag: SiC nanocermet thin films. Plasmonics 10:1211–1217
Gong P, Li H, He X, Wang K, Hu J, Zhang S, Yang X (2007) Preparation and antibacterial activity of Fe3O4@Ag nanoparticles. Nanotechnology 18:285604
Cheng XR, Hau BYH, Endo T, Kerman K (2014) Au nanoparticle-modified DNA sensor based on simultaneous electrochemical impedance spectroscopy and localized surface plasmon resonance. Biosens Bioelectron 53:513–518
Acimovic SS, Ortega MA, Sanz V, Berthelot J, Garcia-Cordero JL, Renger J, Maerkl SJ, Kreuzer MP, Quidant R (2014) LSPR chip for parallel, rapid and sensitive detection of cancer markers in serum. Nano Lett 14:2636–2641
Nakayama K, Tanabe K, Atwater HA (2008) Plasmonic nanoparticle enhanced light absorption in GaAs solar cells. Appl Phys Lett 93:121904
Wang J (2008) Electrochemical Glucose Biosensors. Chem Rev 108:814–825
Bedir M, Öztaş M, Hüsniye K (2013) Effect of the substrate temperature on the structural, optical and electrical properties of spray deposited CdS:B films. J Mater Sci Mater Electron 24:499–504
Jianmin Z, Yan Z, Kewei XU (2005) Dependence of stresses and strain energies on grain orientations in FCC metal films. J Cryst Growth 285(3):427–435
Fei MA, Jianmin Z, Kewei XU (2005) Surface-energy-driven abnormal grain growth in Cu and Ag films. App Sur Sci 242(1–2):55–61
Tao F, Bingyao J, Sun Z, Wang X, Lu X (2008) Study on the orientation of silver films by ion-beam assisted deposition. App Sur Sci 254:1565–1568
Jung YS (2004) Study on texture evolution and properties of silver thin films prepared by sputtering deposition. Appl Surf Sci 221:281–287
Sekhar KC, Levichev S, Kamakshi K, Karzazi O, Doyle S, Chahboun A, Gomes MJM (2013) Effect of rapid thermal annealing on texture and properties of pulsed laser deposited zinc oxide thin films. Mater Lett 98:149–152
Thouti E, Chander N, Dutta V, Komarala VK (2013) Optical properties of Ag nanoparticle layers deposited on silicon substrates. J Opt 15:035005
Temple TL, Mahanama GDK, Reehal HS, Bagnall DM (2009) Influence of localized surface plasmon excitation in silver nanoparticles on the performance of silicon solar cells. Sol Energy Mater Sol Cells 93:1978–1985
Temple TL, Bagnall DM (2013) Broadband scattering of the solar spectrum by spherical metal nanoparticles. Prog Photovolt Res Appl 21:600–611
Apell P, Monreal R, Lundqvist S (1988) Photoluminescence of noble metals. Phys Scr 38:174
Whittle DJ, Burstein E (1981) Raman-scattering by resonant molecules at smooth metal-surfaces. Bull Am Phys Soc 26:777
Yeshchenko OA, Dmitruk IM, Alexeenko AA, Losytskyy MY, Kotko AV, Pinchuk AO (2009) Size-dependent surface-plasmon-enhanced photoluminescence from silver nanoparticles embedded in silica. Phys Rev B 79:235438
Mohamed MB, Volkov V, Link S, El-Sayed MA (2000) The ‘lightning’ gold nanorods: fluorescence enhancement of over a million compared to the gold metal. Chem Phys Lett 317:517–523
Varnavski OP, Mohamed MB, El-Sayed MA, Goodson T (2003) Relative enhancement of ultrafast emission in gold nanorods. J Phys Chem B 107:3101–3104
Beversluis MR, Bouhelier A, Novotny L (2003) Continuum generation from single gold nanostructures through near-field mediated intraband transitions. Phys Rev B 68:115433
Zhang AP, Zhang JZ, Fang Y (2008) Photoluminescence from colloidal silver nanoparticles. J Lumin 128:1635–1640
Xie FT, Bie HY, Duan LM, Li GH, Zhang X, Xu JQ (2005) Self-assembly of silver polymers based on flexible isonicotinate ligand at different pH values: syntheses, structures and photoluminescent properties. J Solid State Chem 178:2858–2866
Yeshchenko AO, Bondarchuk IS, Losytskyy MY, Alexeenko AA (2014) Temperature dependence of photoluminescence from silver nanoparticles. Plasmonics 9:93–101
Smitha SL, Nissamudeen KM, Philip D, Gopchandran KG (2008) Studies on surface plasmon resonance and photoluminescence of silver nanoparticles. Spectrochim Acta Part A 71:186–190
Quyen TTB, Su WN, Chen KJ, Pan CJ, Rick J, Chang CC, Hwang BJ (2013) Au@SiO2 core/shell nanoparticle assemblage used for highly sensitive SERS-based determination of glucose and uric acid. J Raman Spectrosc 44:1671–1677
Wang HH, Liu CY, Wu SB, Liu NW, Peng CY, Chan TH, Hsu CF, Wang JK, Wang YL (2006) Highly Raman-enhancing substrates based on silver nanoparticle arrays with tunable sub-10 nm gaps. Adv Mater 18:491–495
Bantz KC, Meyer AF, Wittenberg NJ, Im H, Kurtuluş Ö, Lee SH, Lindquist NC, Oh SH, Haynes CL (2011) Recent progress in SERS biosensing. Phys Chem Chem Phys 13:11551–11567
Serra A, Filippo E, Re M, Palmisano M, Vittori-Antisari M, Buccolieri A, Manno D (2009) Non-functionalized silver nanoparticles for a localized surface plasmon resonance-based glucose sensor. Nanotechnology 20:165501–165508