• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Polacy opracowali podłoża wzmacniające sygnały cząsteczek

    01.07.2011. 01:05
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Aby silnie wzmocnić fale elektromagnetyczne emitowane przez pojedyncze cząsteczki chemiczne, naukowcy muszą osadzać badane obiekty na odpowiednich podłożach. W Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie odkryto prostą i tanią metodę wytwarzania podłoży przeznaczonych dla spektroskopii SERS. Jak poinformował Instytut w komunikacie przekazanym PAP, kluczową rolę w powstawaniu podłoży odgrywają sferyczne agregaty złota - kule rozmiaru mikrometrów, wyglądem przypominające kwiaty.

    Wzmacniana powierzchniowo spektroskopia ramanowska (Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS) jest obiecującą techniką badawczą. Dzięki niej sygnały emitowane przez cząsteczki chemiczne mogą zostać wzmocnione setki tysięcy, a nawet miliony razy.

    "Jednak nie ma róży bez kolców. Aby wzmocnienie było tak duże, cząsteczki należy umieścić na odpowiednio ukształtowanym podłożu. Pod mikroskopem elektronowym zazwyczaj przypomina ono spiczaste góry, na przykład takie jak Alpy, z tą różnicą, że tu wysokość wierzchołków mierzy się w nanometrach, a góry pokrywa nie śnieg, lecz warstwa złota" - opisuje dr hab. Marcin Fiałkowski, prof. nadz. IChF PAN.

    Jak zaznaczają przedstawiciele Instytutu, na rynku nie ma obecnie tanich, dobrych i łatwych w eksploatacji podłoży do analizy sersowskiej, co jest jednym z czynników hamujących komercjalizację metody.

    "Obiecującym rozwiązaniem problemu wydają się podłoża opracowane ostatnio w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w związku z realizacją grantu +Kwantowe nanostruktury+. Powstają one poprzez osadzanie na powierzchni płytki wytrącających się z roztworu, sferycznych i silnie postrzępionych złotych struktur. Oglądane pod mikroskopem elektronowym, te mikronowych rozmiarów kule przypominają pąki kwiatowe zbudowane z wielu płatków złota" - czytamy w komunikacie.

    Największe wzmocnienie sygnału SERS występuje, gdy cząsteczka osiądzie na styku dwóch "szczytów" podłoża. Według naukowców z IChF PAN, efekt ten trudno uzyskać na dotychczasowych, przypominających góry powierzchniach, ponieważ poszczególne wierzchołki są na nich wyraźnie rozdzielone. Inaczej jest w przypadku podłoży ze złotych kwiatów. "Gdy postrzępione mikrokwiaty osadzają się na powierzchni, tworzą grube, złożone struktury przestrzenne z dużą liczbą miejsc styku między płatkami. To dlatego sygnały emitowane z naszych podłoży są wzmacniane nawet dziesięć milionów razy" - podkreśla doktorantka Instytutu Katarzyna Winkler.

    Jak zaznaczono w komunikacie, nie mniej istotna od wzmocnienia jest powtarzalność sygnałów otrzymywanych z konkretnego podłoża. "Warstwy ze złotych kwiatów sprawdzają się pod tym względem znakomicie. Sygnały pochodzące od cząsteczek tego samego typu, znajdujących się w różnych miejscach tego samego podłoża, są do siebie bardzo podobne, co nie zawsze ma miejsce w przypadku powierzchni otrzymywanych innymi metodami" - napisali przedstawiciele IChF PAN.

    Jak zapewniają, produkcja podłoży ze złotych mikrokwiatów jest szybka, prosta, tania i nie wymaga stosowania robotów, ani pomieszczeń o wysokiej czystości. "W mieszaninie reakcyjnej mamy tylko sól złota i reduktor w odpowiedniej proporcji. Jego zadaniem jest zredukowanie kationów złota do złota metalicznego" - tłumaczy Winkler. Do tak przygotowanego roztworu wystarczy włożyć schropowaconą płytkę. Proces osadzania złotych kwiatów zazwyczaj kończy się w ciągu godziny, a samo podłoże jest gotowe do użycia już następnego dnia.

    Metoda pokrywania powierzchni złotymi mikrokwiatami z przeznaczeniem dla spektroskopii SERS została zgłoszona do opatentowania.

    Obecnie naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN pracują nad tym, by pokryte mikrokwiatami podłoża mogły być wykorzystywane wielokrotnie do pomiarów z użyciem różnych substancji. W tym celu są opracowywane metody zmywania analitów nienaruszające struktury podłoża. 

    PAP - Nauka w Polsce

    ekr/ agt/bsz



    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD), z ang. Physical Vapour Deposition) – osadzanie powłoki z fazy gazowej przy wykorzystaniu zjawisk fizycznych. Mechanizm tworzenia powłoki opiera się na krystalizacji. Proces PVD prowadzony jest w warunkach wysokiej próżni, ze względu na zapewnienie odpowiednio długiej drogi swobodnej cząsteczce gazu. Gaz materiału osadzanego krystalizuje na podłożu, wiążąc się siłami adhezji. Z tego względu połączenie powłoka-podłoże ma charakter adhezyjny i zależy od czystości podłoża. Przed obróbką właściwą stosuje się chemiczne (zgrubne) i jonowe (dokładne) metody oczyszczania powierzchni. Technika PVD ma bardzo duży potencjał aplikacyjny głównie ze względu na niską temperaturę obróbki oraz zachowanie składu chemicznego materiału źródła. W procesie PVD osadzaniu powłoki nie towarzyszą żadne przemiany chemiczne, obserwuje się wyłącznie zmianę stanu skupienia wprowadzonej substancji. Mechanizm osadzania kontrolowany jest przede wszystkim poprzez dobór temperatury podłoża oraz ciśnienie i skład atmosfery reakcyjnej. Celem procesu jest wytworzenie cienkich warstw o ściśle kontrolowanym składzie modyfikujących fizyczne i chemiczne właściwości powierzchni. Epifauna (epibentos) – zwierzęta bentosowe (stale przebywające w pobliżu dna) żyjące na powierzchni dna; organizmy te są albo przytwierdzone do powierzchni podłoża albo swobodnie poruszają sie po nim. Te wodne gatunki zwierząt mogą być przyczepione do podłoża specjalnie ukształtowanymi wypustkami lub przyssawkami bądź bisiorem, zrośnięte z podłożem albo przebywające w wydrążonych otworach lub kanalikach. Jako podłoże wykorzystywane są dna zbiorników wodnych, skały, inne organizmy oraz kadłuby statków. Galwanotechnika - dział techniki zajmujący się teoretycznymi aspektami oraz praktycznymi metodami elektrolitycznego wytwarzania powłok na rozmaitych podłożach. Galwanotechnika zajmuje się wytwarzaniem powłok zarówno metodą osadzania na podłożu substancji pochodzących z elektrolitu, jak i metodą przetwarzania materiału podłoża.

    Grunt malarski to najczęściej roztwór wodny lub rozpuszczalnikowy substancji błonotwórczych oraz środków pomocniczych lub też farba w postaci dyspersji, przeznaczona do pierwszego malowania lub impregnowania podłoża, mająca na celu zapobieżenie nadmiernej chłonności podłoża, redukcji chłonności podłoża, poprawę przyczepności warstw kolejnych oraz mająca na celu związanie luźnych części podłoża (spajanie). Koronowanie podłoża drukowego – jeden z rodzajów aktywowania podłoży drukowych z tworzyw sztucznych, czyli zwiększania ich napięcia powierzchniowego dla potrzeb druku, klejenia, lakierowania i powlekania. Odpowiednie napięcie powierzchniowe (ok. 38 mN/m) jest nieodzowne, aby farba drukowa zwilżała podłoże, co jest warunkiem koniecznym prawidłowego druku.

    Siła reakcji podłoża (zwana również niezbyt precyzyjnie siłą sprężystości podłoża) – siła, jaką wywiera podłoże na spoczywające na nim ciało. Siła ta jest reakcją podłoża na nacisk ciała. Obie siły - nacisku i reakcji - z reguły mają taką samą wartość i na poziomej powierzchni równą wartości ciężaru ciała. Ciężar i siła sprężystości działają na to samo ciało i mają przeciwne zwroty, zatem ich suma (siła wypadkowa) jest równa zeru – ciało spoczywa. Podłoże Middlebrooka (7H10, 7H11) – stałe, agarowe, nieselektywne podłoże hodowlane używane do trudnej hodowli prątków. W przeciwieństwie do drugiego powszechnie stosowanego podłoża Löwensteina-Jensena jest przezroczyste, więc małe kolonie mogą być zaobserwowane wcześniej. Czas od posiewu do wykrycia drobnoustroju wynosi średnio 17 dni (na podłożu LJ około 20). Jest pożywką z wyboru podczas podejrzenia zakażenia Mycobacterium genavense.

    Płaskostopie (łac. pes planus) - zniekształcenie stopy polegające na obniżeniu się jej fizjologicznych sklepień, w wyniku czego staje się ona płaska. Stopa o prawidłowej budowie nie dotyka podłoża całą powierzchnią. Jej kości układają się w łuk. Przy płaskostopiu prawie cała stopa przylega do podłoża. Kości w takiej stopie ułożone są w linii prostej. Stopa zbudowana prawidłowo wspiera się o podłoże trzema punktami: Podłoga ażurowa - rodzaj podłogi, która jest zbudowana z najczęściej drewnianych listew, pomiędzy którymi pozostawione są odstępy.

    Podłoże Moellera, podłoże z KCN – wybiórcze podłoże hodowlane, sprawdzające wrażliwość drobnoustroju na cyjanek potasu (KCN). Związek ten hamuje reakcje oksydoredukcyjne, jednak niektóre bakterie są na niego oporne i wzrastają nawet w jego obecności, co objawia się zmętnieniem probówki.

    Parkiet — materiał budowlany z drewna stosowany do wykończenia podłóg w budynkach. Wykonywany jest zazwyczaj z prostokątnych klepek tworzących powtarzający się wzór. Poszczególne elementy zwykle łączone są ze sobą na "pióro i wpust" i mocowane do podłoża. Podstawową metodą montażu parkietu jest klejenie do podłoża. W Polsce parkiet najczęściej występuje w dwóch grubościach, 16 i 22 mm. Szerokości klepek oscylują zazwyczaj w zakresie 5–7 cm, a długości, 30–50 cm. Najpopularniejsze europejskie gatunki drzew do produkcji parkietu: dąb, jesion, buk, klon, czereśnia, grab. Najpopularniejsze "egzotyczne" gatunki drzew do produkcji parkietu: merbau, doussie, teak, irocco, jatoba. Parkiet wykonany z drobnych elementów (np. 2 cm × 15 cm) nazywany jest mozaiką parkietową. Materiał powyżej 50 cm długości zwyczajowo nazywany jest deskami parkietowymi.

    Baszta – rodzaj skalicy. Jest to wypreparowana z podłoża skała, zrośnięta z nim podstawą i co najmniej jednym bokiem. Odmianą baszty są skalne występy i progi – mniejsze i mniej wypreparowane z podłoża. Wszystkie te formy powstały w wyniku erozji i procesów osuwiskowych. Epitaksja (gr. epi + taxis = na uporządkowanym) – technika półprzewodnikowa wzrostu nowych warstw monokryształu na istniejącym podłożu krystalicznym, która powiela układ istniejącej sieci krystalicznej podłoża. Opracował ją w 1957 roku N. N. Sheftal z zespołem. Epitaksja pozwala kontrolować domieszkowanie warstwy epitaksjalnej, zarówno typu p jak i n, i jest to niezależne od domieszkowania podłoża.

    Fotel – rodzaj siedziska z oparciem na plecy wraz z podłokietnikami. Siedzisko fotela jest zwykle usytuowane niżej niż siedzisko krzesła (36-45cm) i jest również od niego zdecydowanie szersze (50-55cm). Podłokietniki montowane z boków siedziska dla wygody użytkownika są rozstawione w odległości ok. 55cm od siebie i 60cm od podłoża, zwykle tapicerowane.

    Dodano: 01.07.2011. 01:05  


    Najnowsze