СИНТЕЗ МНОГОСЛОЙНОГО СУБСТРАТА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ
МОЛЕКУЛ ГИДРОКСИБЕНЗОЙНЫХ КИСЛОТ МЕТОДОМ
ПОВЕРХНОСТНО-УСИЛЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО
РАССЕЯНИЯ СВЕТА

Ясенко Егор Андреевич, Челибанов Владимир Петрович

doi:10.17586/2226-1494-2015-15-3-435-442

2015 , ТОМ 15, НОМЕР 3 ( май-июнь )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2015-15-3-435-442

УДК 543.424.2

СИНТЕЗ МНОГОСЛОЙНОГО СУБСТРАТА ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ МОЛЕКУЛ ГИДРОКСИБЕНЗОЙНЫХ КИСЛОТ МЕТОДОМ ПОВЕРХНОСТНО-УСИЛЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА

Ясенко Е.А., Челибанов В.П.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Ясенко Е.А., Челибанов В.П. Синтез многослойного субстрата для наблюдения молекул гидроксибензойных кислот методом поверхностно-усиленного комбинационного рассеяния света // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 3. С. 435–442.

Аннотация

Предмет исследования. Представлены результаты синтеза многослойного субстрата, обладающего эффектом усиления сигнала комбинационного рассеяния света от молекул гидроксибензойных кислот, которые адсорбированы на его поверхности. Методы. Для получения усиливающего субстрата применялись методы коллоидной химии: промывка коллоидных растворов с использованием лабораторной центрифуги ОПн-8УХЛ4.2, проведение последовательных химических реакций по модификации поверхности полупроводниковых частиц SiO2 в растворе, определение максимума спектра поглощения полученного субстрата (в диапазоне от 400 до 1000 нм). Для наблюдения молекул гидроксибензойных кислот использовался метод комбинационного рассеяния света на спектрометре ОРТЕС-785 Видео-М. Основные результаты. Предложен новый метод химического синтеза субстрата, обладающего эффектом гигантского комбинационного рассеяния света на длине волны возбуждения излучения 785 нм, на основе микронных частиц диоксида кремния с иммобилизованной поверхностью из золота и серебра. Экспериментально получены и интерпретированы спектры комбинационного рассеяния света гидроксибензойных кислот (галловой и парагидроксибензойной) в свободном и адсорбированном состоянии. Показано, что обе кислоты в кристаллическом со-

стоянии находятся в форме димеров. Наличие определенной группы характеристичных полос указывает на то, что гидроксибензойные кислоты образуют химическую связь с поверхностью субстрата через кислородный мостик депротонированных гидроксильных групп. При этом, в отличие от галловой кислоты, пара-гидроксибензойная кислота переходит в форму мономера. Практическая значимость. Методику приготовления усиливающего субстрата можно использовать в лабораторных условиях, не имея сложного технического оборудования. Экспериментальные данные о способе крепления гидроксибензойных кислот и форме их существования на поверхности данного субстрата будут полезными при разработке сенсорных систем на их основе. Неискаженные характеристические полосы ароматического кольца гидроксибензойных кислот также могут быть использованы при разработке сенсорных систем и в аналитических целях при идентификации таниновых соединений в экстрактах лекарственных растений.

Ключевые слова: гигантское комбинационное рассеяние света, модификация поверхности, галловая кислота, пара-гидроксибензойная кислота, гидроксибензойные кислоты.

Список литературы

1. Граселли Дж., Снейвили М., Балкин Б. Применение спектроскопии КР в химии. Пер. c англ. М.: Мир, 1984. 216 c.

2. Емельянов В.И., Коротеев Н.И. Эффект гигантского комбинационного рассеяния света молекулами, адсорбированными на поверхности металла // Успехи физических наук. 1981. Т. 135. № 10. С. 345–361. doi: 10.3367/UFNr.0135.198110h.0345

3. Etchegoin P.G., Ru E.C.L. Basic electromagnetic theory of SERS. In: Surface Enhanced Raman Spectroscopy: Analytical, Biophysical and Life Science Applications. Ed. S. Schlucker. Wiley, 2010. P. 1–37. doi:

10.1002/9783527632756.ch1

4. Zhang L.S., Fang Y., Zhang P. Laser-MBE of nickel nanowires using AAO template: a new active substrate of surface enhanced Raman scattering // Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2008. V. 69. N 1. P. 91–95. doi: 10.1016/j.saa.2007.03.035

5. Schlegel V.L. Cotton T.M. Silver-island films as substrates for enhanced Raman scattering: effect of deposition rate on intensity // Analytical Chemistry. 1991. V. 63. N 3. P. 241–247.

6. Zhang L., Zhang P., Fang Y. Magnetron sputtering of silver nanowires using anodic aluminum oxide template: a new active substrate of surface enhanced Raman scattering and an investigation of its enhanced mechanism // Analytica Chimica Acta. 2007. V. 591. N 2. P. 214–218. doi: 10.1016/j.aca.2007.03.069

7. Zhang L.S., Fang Y., Zhang P.X. Experimental and DFT theoretical studies of SERS effect on gold nanowires array // Chemical Physics Letters. 2008. V. 451. N 1–3. P. 102–105. doi: 10.1016/j.cplett.2007.11.077

8. Chattopadhyay S., Lo H.-C, Hsu C.-H., Chen L.-C., Chen K.-H. Surface enhanced Raman spectroscopy using self assembled silver nanoparticles on silicon nanotips // Chemistry of Materials. 2005. V. 17. N 3. P. 553–559. doi: 10.1021/cm049269y

9. Ke W.H., Zhou D., Wu J., Ji K. Surface-enhanced Raman spectra of calf thymus DNA adsorbed on concentrated silver colloid // Applied Spectroscopy. 2005. V. 59. N 4. P. 418–423.

10. Schmuck C., Wich P., Kustner B., Kiefer W., Schlucker S. Direct and label-free detection of solid-phasebound compounds by using surface-enhanced Raman scattering microspectroscopy // Angewandte Chemie - International Edition. 2007. V. 46. N 25. P. 4786–4789. doi: 10.1002/anie.200605190

11. Leopold N., Lendl B. New method for fast preparation of highly surface-enhanced Raman scattering (SERS)

active silver colloids at room temperature by reduction of silver nitrate with hydroxylamine hydrochloride // Journal of Physical Chemistry B. 2003. V. 107. N 24. P. 5723–5727.

12. Rivas L., Sanchez-Cortes S., Garcia-Ramos J.V., Morcillo G. Growth of silver colloidal particles obtained by citrate reduction to increase the Raman enhancement factor // Langmuir. 2001. V. 17. N 3. P. 574–577. doi: 10.1021/la001038s

13. Pham T., Jackson J.B., Halas N.J., Lee T.R. Preparation and characterization of gold nanoshells coated with self-assembled monolayers // Langmuir. 2002. V. 18. N 12. P. 4915–4920. doi: 10.1021/la015561y

14. Oldenburg S.J., Averitt R.D., Westcott S.L., Halas N.J. Nanoengineering of optical resonances // Chemical Physics Letters. 1998. V. 288. N 2–4. P. 243–247.

15. Ferreira D.C., Rodrigues L.P., Madurro J.M., Madurro A.G.B., de Oliveira R.T.S. Jr., Abrahao O. Jr. Graphite electrodes modified with poly(3-hydroxybenzoic acid) for oligonucleotides sensors // Interanational Journal of Electrochemical Science. 2014. V. 9. N 11. P. 6246–6257.

16. Deegan R.D, Bakajin O., Dupont T.F., Huber G., Nagel S.R., Witten T.A. Contact line deposits in an evaporating drop // Physical Review E – Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics. 2000. V. 62. N 1 B. P. 756–765. doi: 10.1103/PhysRevE.62.756

17. Billes F., Mohammed-Ziegler I., Bombicz P. Vibrational spectroscopic study on the quantum chemical model and the X-ray structure of gallic acid, solvent effect on the structure and spectra // Vibrational Spectroscopy.

2007. V. 43. N 1. P. 193–202. doi: 10.1016/j.vibspec.2006.07.008

18. Brandan S.A., Marquez Lopez F., Montejo M., Lopez Gonzalez J.J., Ben Altabef A. Theoretical and experimental vibrational spectrum study of 4-hydroxybenzoic acid as monomer and dimer // Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2010. V. 75. N 5. P. 1422–1434. doi: 10.1016/j.saa.2010.01.012

19. Trout C.C., Tambach T.J., Kubicki J.D. Correlation of observed and model vibrational frequencies for aqueous organic acids: UV resonance Raman spectra and molecular orbital calculations of benzoic, salicylic, and phthalic acids // Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2005. V. 61. N 11–12. P. 2622–2633. doi: 10.1016/j.saa.2004.10.015

20. Course Notes on the Interpretation of Infrared and Raman Spectra / Eds. D.W. Mayo, F.A. Miller, R.W. Hannah. NJ: Wiley-Interscience, 2004. 567 p. doi: 10.1002/0471690082

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License