Київський національний університет i м . Т . Шевченка Інститут високих технологій

1. Київський національний університет iм.Т. Шевченка Інститут високих технологій ДАТЧИКИ ОРГАНІЧНИХ МОЛЕКУЛ НА ОСНОВІ ПОВЕРХНЕВОГО ПЛАЗМОН-ПОЛЯРИТОННОГО РЕЗОНАНСУ ІI

2. Під час останньої зустрічі ми обговорювали ідею застосування методу поверхневого плазмон поляритонного резонансу (ППР) для розробки сенсорів біологічних молекул

3. z E Під час останньої зустрічі ми обговорювали таке: ПОВЕРХНЕВІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ

4. Радіаційна область ω LO s ks kSW

5. детектор I(,) 1 0.5 0 0 56 60 64 68 Залежність інтенсивності світла на детекторі від кута падіння за фіксованою частотою

6. SP free surface covered surface Δθ ІДЕЯ Змінююється стан поверхні → змінюється закон дисперсії крива поверхневого плазмон-поляритонного резонансу зсувається

7. Формування молекулярного покриття на робочій по-верхні ППР перетворювача Моделювання та методи обробки результатів Вплив харак-теристик ме-талічної плів-ки та підкла-динки на фор-мування ППР Особливості конструкції та застосування приладу Напрямки досліджень, що проводяться в рамках дослідницько-конструкторських робіт

8. Розгляд проблеми ефективного збудження та розповсюдження ППП потребував вирішення питань: підвищення адгезійних властивостей поверхні пластинки поліпшення морфології поверхні золотої плівки поліпшення стабільності роботи плівки

9. Вплив характеристик металічної плівки та підкладинки на формування ППР фактори, що зменшують ефективність збудження поверхневого плазмон-поляритона неідеальність поверхні поглинання світла плівкою та підкладинкою характеристики підкладинки на яку нанесено металічну плівку

10. Total pulse P = 0  Явище повного внутрішнього відбиття

11.  Збудження поверхневого плазмон поляритона за схемою Кречмана Радіаційна область ω Total pulse P 0 s ks kSW ???

12. вузьку область хвилевих векторів поблизу і таким чином забезпечує виконання дисперсійних співвідношень  Що відбувається насправді? За збудження поверхневої хвилі система вибирає з всіх просторових гармонік, що формують еванесцентну хвилю Параметри призми підбирають таким чином, щоб хвилевий вектор був якомога ближчим доksw

13. I(,) 1  0.5 0 0 56 60 64 68 Чим визначається ширина області значень хвилевого вектора kза збудження поверневої хвилі ? • - Процеси поглинання енергії • електромагнітного поля; • Розсіяння світла неоднорід- • ностями поверхні; • Розсяіння поверхневої хвилі • неоднорідностямив плівці; • Радіаційні втрати (хвиля не • є строго еванесцентною)

14. STM скан поверхні золотої плівки вздовж якої розповсюджується поверхнева хвиля

15. z z E E Формування радіаційної компоненти еванесцентної складової поверхневого плазмон поляритона

16. треба застосовувати такі технологічні процеси, що мінімізують вплив несприятливих факторів

17. технологічні процеси, що впливають на вищезазначені фактори • відпал золотої плівки • підбір матеріалу підкладинки • можливість застосування перехідних шарів • пасивування поверхні Пасивуванн́я поверхні мета́лів — утворення на поверхні металу захисних шарів головним чином плівок оксидів.

18. J І ( ) R 1,0 0,8 0,6 0,4 Скло Кварц 0,2 0,0 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Кут падіння, град. Криві ППР для плівок золота з підшаром хрома, що нанесені при температурі 200С на скляну та кварцеву підкладинки.

19. Au J I ( ) R 450 Au 400 350 300 250 200 Au+Cr 150 Cr+Au 100 50 0 43 44 45 46 47 48 49 50 Кут падіння, град. Адгезія золота на кварцову підкладинку NAu=0,162+i3.383 NCr+Au=0,167+i3.429 Зміна форми кривої ПППР для золотої 45 nm плівки без та з застосуванням тонкого (~ 5 nm) адгезійного шару хрому

20. Вплив низькотемпературного відпалу на оптичні властивості та морфологію плівки  = 630 nm

21. Вплив низькотемпературного відпалу на оптичні властивості та морфологію плівки Залежність інтегрального розсіяння світла, за збудження ППР в тонкій плівці золота, від температури

22. 200 С 800 С 1200 С 1500 С 2000 С АСМ – зображення поверхні золотих плівок ПППР перетворювача, що отримані за різних температур відпалу

23. Стабільність

24. З плином часу характеристики ППРперетворювача “пливуть”. В чому причина? Солі з розчину

25. Як ізолювати поверхню золота ? Вкривати поверхню сіркомісткими сполуками аліфатичні тіоли сірководень

26. I кут падіння (град) Резонансні ППР криві для золотих плівок без обробки (G) та підданих реакційному відпалу у парах сірководню протягом 5 (B), 10 (C), 15 (D), 20 (E) та 25 (F) годин

27. S S S S S S S S S S S S S S X X X X X X X X X X X X X X Au додекантіол CH3-CH2-CH2-….-CH2-CH2-HS

28. Величини контактного кута змочування водою () Гідрофобна поверхня характеризується кутом змочування водою~ 100. Величини кутів (102 - 104) свідчать про формування щільноупауованих моношарових покриттів, коли метильна група (CH3) розташована на поверхні плівки

29. Зсув мінімума ППР кривої у воді для вільної золотої поверхні та поверхні модифікованої додекантиолом

30. 1. Виготовлення призми з кварцу або скла так, щоб поверхня характеризувалась низькими значеннями середньоквадратичної шорсткості xj x0 Схема технології отримання золотої плівки для ПППР-перетворювача 2. Поверхня кварцу очищується механічно після чого підлягає хімічній обробці, що полягає у витримуванні її в хромовій суміші (K2Cr2O7+H2SO4)

31. 3. Промивання поверхні плівки в ультразвуковій ванні з великою кількістю дистилірованої води 4. Обробка поверхні в тліючому розряді 5. Нанесення металічної плівки, що відбувається у два етапи: – напилення тонкої плівки (1-5 nm) хрому для поліпшення адгезії поверхні до золота; – напилення плівки золота зі швидкістю 4-5 nm/s до товщини ~ 50 nm . Така швидкість напилення забезпечує максимальну щільність плівки та „гладеньку” поверхню

32. 6. Низькотемпературний відпал плівки за температури 1200С протягом 4-5 год. 7. Сульфатація поверхні золота. – витримування золотої плівки в насичених парах сірководню при кімнатній температурі – адсорбція на поверхню плівки додекантіолу

33. To be continued