Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
94 
T3: O–13 
Synthesis and characterisation of new types of nanoresonators 
for Raman analysis of surfaces 
 
Heman Abdulrahman
1
, and Andrzej Kudelski
1
 
 
1 
Faculty of Chemistry, University of Warsaw, Pasteur 1, 02-093 Warsaw, Poland, e-mail: 
[e-mail] 
 
 
Surface analysis of various materials (especially in the in situ conditions) is very important from 
the economic and scientific  point of  view. Such studies are especially  difficult for so-called  buried 
interfaces  (e.g.,  the  surface  of  the  solid  sample  in  the  liquid  or  the  high  pressure  gas),  a  situation 
which  occurs  in  very  important  from  the  practical  point  of  view  interfaces  of  various  biological 
samples in their “natural” environment. One of the tools which can be used for investigations of such 
interfaces  is  developed  by  Tian  et  al.  shell-isolated  nanoparticle-enhanced  Raman  spectroscopy  – 
SHINERS  [1].  In  this  approach,  the  analysed  surface  is  covered  with  the  layer  of  plasmonic 
nanoparticles (the plasmonic core  is covered by the thin layer  of transparent  material) and then  the 
Raman  spectrum  of  the  investigated  sample  is  recorded.  Metal  cores  of  nanoparticles  act  as 
electromagnetic resonators, significantly enhancing the electric field of the incident electromagnetic 
radiation, and hence leading to very large increase of the Raman signal (the increase of the efficiency 
of  Raman  scattering  is  roughly  proportional  to  the  fourth  power  of  the  field  enhancement).  The 
ultrathin protecting coating does not damp surface electromagnetic enhancement, however, separates 
nanoparticles from direct contact with the probed material and keeps them from agglomerating [2, 3]. 
 
In this  contribution we present  some  new types of  nanoresonators for SNINERS measurements. 
For example, for measurements in the alkali environment we developed Ag@MnO
2
 nanoresonators. 
Such  nanostructures  are  significantly  more  efficient  in  the  enhancing  Raman  signal  than  the 
previously used for SHINERS measurements in the alkali environment Au@MnO
2
 nanostructures. In 
comparison  to  highly  active  in  SHINERS  spectroscopy  Ag@SiO
2
  nanostructures,  Ag@MnO
2
 
nanoparticles are significantly more stable in alkaline media. We have also developed very efficient 
method  of  synthesis  of  highly  efficient  anisotropic  silver  nanoresonators  covered  by  various 
protecting layers (e.g., SiO
2
, MnO
2
 or TiO
2
) – for example see Fig. 1. To increase the efficiency of 
the  synthesis  of  composite  nanoresonators,  and  to  decrease  the  unwanted  agglomeration  of  formed 
nanostructures, before deposition of  the  oxide layer (e.g.,  SiO
2
, MnO
2
  or TiO
2
) silver nanoparticles 
have been covered with very thin Ag
2
S layer. 
 
The higher SHINERS activity of anisotropic nanoparticles is probably due to many sharp apexes 
and
 
edges
 
on
 
their
 
surface.
 
Some
 
examples
 
of
 
practical
 
SHINERS
 
measurements
 
will
 
be
 
also
 
presented. 
 
 
Fig.
 
1.
 
TEM
 
images
 
of
 
nanoresonators
 
for
 
SHINERS
 
measurements:
 
left
 
–
 
Ag@Ag
2
S@SiO
2
,
 
right
 
–
 
Ag@Ag
2
S@MnO
2
. 
 
Keywords:
 
surface-enhanced
 
Raman
 
spectroscopy;
 
shell-isolated
 
nanoparticle-enhanced
 
Raman
 
spectroscopy;
 
SHINERS  
 
Acknowledgment 
This  work  was  financed  from  the  funds  of  the  National  Science  Centre  (Poland)  allocated  on  the  basis  of  the 
decision number DEC-2013/11/B/ST5/02224. 
 
References
 
[1]  J.F. Li, Y.F. Huang, Y. Ding, Z.L. Yang, S.B. Li, X.S. Zhou, F.R. Fan, W. Zhang, Z.Y. Zhou, D.Y. Wu, B. 
Ren, Z.L. Wang, Z.Q. Tian, Nature 464 (2010) 392. 
[2]  H.B. Abdulrahman, J. Krajczewski, D. Aleksandrowska, A. Kudelski, J. Phys. Chem. C 119 (2015) 20030. 
[3]  H.B. Abdulrahman, K. Kołątaj, P. Lenczewski, J. Krajczewski, A. Kudelski, Appl. Surf. Sci. 388 (2016) 704. 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
95
T3: O–14 
Photochemical synthesized anisotropic gold nanoparticles 
as highly efficient SERS nanoresonators 
 
Jan Krajczewski
1
, Karol Kołątaj
1
, and Andrzej Kudelski
1
 
 
1 
Laboratory of Molecular Interactions, Faculty of Chemistry, University of Warsaw, ul. Pasteura 1, 
02-093 Warsaw, Poland, e-mail: [e-mail] 
 
 
Noble  metal  nanoparticles  interact  with  light  in  a  specific  way.  Light  with  appropriate 
frequency could  excite  electron cloud. This collective oscillation  of electrons is called Surface 
Plasmon  Resonance  (SPR).  Anisotropic  nanoparticles  exhibit  completely  different  plasmonic 
properties than spherical ones.  Theoretical calculations showed that the strongest enhancement 
of  the  electromagnetic  field  occurs  on  sharp  edges  and  tips  of  nanoparticles  [1].  One  of  the 
currently  used  methods  for  synthesis  of  anisotropic  nanoparticles  is  photochemical 
transformation.  This method  was for the first time described  by Jin et al. [2]. However, in the 
conditions  described  by  Jin  et  al.  only  silver  nanoparticles  could  be  phototransformed  from 
spherical  nanoseeds  into  anisotropic  nanoparticles.  Gold  nanoseeds  with  the  same  average 
diameter exhibit much higher photostability. Unfortunately, silver nanoparticles are highly toxic 
for  live  cells  and  contact  with  silver  nanoparticles  induces  change  of  the  structure  of  many 
biomolecules  like  DNA  or  proteins.  Therefore,  gold  nanoparticles  are  significantly  better  for 
analysis  of  many  biomolecules.  Therefore  efficient  method  of  synthesis  of  anisotropic  gold 
nanoparticles is still developed.  
 
In this work we present some approaches to photochemical transformation of gold nanoseeds 
into  anisotropic  nanostructures.  Synthesize  of  core-shell  Au@Ag  nanoparticles  by 
photochemical method was also investigated. However, as described above, gold nanoparticles 
exhibit much higher photostability than silver nanoseeds. Finally, anisotropic gold nanoparticles 
were  synthesized  by  photochemical  method  described  by  Y.  Zhai  et  al.  [2].  Influence  of  the 
wavelength  and  duration  of  the  process  was  carefully  investigated.  Optical  and  structural 
properties  of  obtained  anisotropic  nanoparticles  were  studied.  Obtained  nanoparticles  were 
tested as optical nanoresonators in SERS measurements. SERS measurements were carried out 
on monolayer of adsorbed analyte (p-MBA and MES) on platinum plate. Analysis of recorded 
spectra  showed  that  anisotropic  gold  nanoparticles  generate  significantly  higher  enhancement 
factor  of  electromagnetic  fields  then  the  same  amount  of  spherical  nanoparticles.  What  is 
important  obtained anisotropic  gold nanoparticles  exhibit  high durability and are stable longer 
than 5 weeks. 
  
Keywords: SERS, gold anisotropic nanoparticles, PDTr, plasmon driven transformation  
 
References  
[1]  E. Hao, G. C. Shatz, J. Chem. Phys. 120 (2004) 357.  
[2]  Y. Zhai, J. DuChene, Y. Wang, J. Qiu, A, Johnstone-Peck, B. You, W. Guo, B. DiCiaccio, K. Qian, E. 
Zhao, F, Ooi, D. Hu, D. Su, E. Stach, W. Wey, Nat. Mater. 15 (2016) 889. 
 
 
 
 
 
 

---