RU2399584C1 - Method for production of composite optical chemosensor films - Google Patents
Method for production of composite optical chemosensor films Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399584C1 RU2399584C1 RU2009118768/15A RU2009118768A RU2399584C1 RU 2399584 C1 RU2399584 C1 RU 2399584C1 RU 2009118768/15 A RU2009118768/15 A RU 2009118768/15A RU 2009118768 A RU2009118768 A RU 2009118768A RU 2399584 C1 RU2399584 C1 RU 2399584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- films
- sol
- film
- ethanol
- impregnation
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 7
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002120 nanofilm Substances 0.000 abstract description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 abstract 1
- 101000995928 Mus musculus Nucleolar protein 58 Proteins 0.000 description 20
- 102100039692 RNA-binding motif, single-stranded-interacting protein 1 Human genes 0.000 description 20
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 13
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 12
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 2
- 238000007709 nanocrystallization Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ASRSBXRMOCLKQC-UHFFFAOYSA-N 2-(4-chloro-2-methylphenoxy)-n-methoxyacetamide Chemical compound CONC(=O)COC1=CC=C(Cl)C=C1C ASRSBXRMOCLKQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARVHFYPZIFQWPW-UHFFFAOYSA-N [2-[[6-[1,3-bis(2-methylprop-2-enoyloxy)propan-2-yloxycarbonylamino]-3,5,5-trimethylhexyl]carbamoyloxy]-3-(2-methylprop-2-enoyloxy)propyl] 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC(COC(=O)C(C)=C)OC(=O)NCCC(C)CC(C)(C)CNC(=O)OC(COC(=O)C(C)=C)COC(=O)C(C)=C ARVHFYPZIFQWPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 210000004271 bone marrow stromal cell Anatomy 0.000 description 1
- WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M cetyltrimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- -1 quaternary ammonium cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к нанотехнологиям, в частности к получению оптических структурированных хемосенсорных пленок на основе фотонно-кристаллической опаловой матрицы, которые предназначены для экспрессного анализа вредных примесей в отходах индустриальных процессов, в окружающей среде и продуктах жизнедеятельности.The invention relates to nanotechnology, in particular to the production of structured optical chemosensor films based on a photonic crystal opal matrix, which are intended for the express analysis of harmful impurities in industrial waste, in the environment and in vital products.
Уровень техникиState of the art
Проблема создания оптических химических и биологических сенсоров для экспрессного анализа окружающей среды, продуктов жизнедеятельности и промышленных отходов на содержание вредных веществ, становится объектом приоритетных исследований в области нанотехнологий за рубежом и в России. В частности, предложен метод получения структурированных оптических хемосенсорных пленок на основе наночастиц кремнезема (размером 5-8 нм), модифицированных органическими красителями. Сердобинцева В.В., Калинин Д.В., Елисеев А.П., Соболев Н.В. // ДАН. 2008. Т.422. №2. С.236-238 /1/, которые получают из нанозолей кремнезема.The problem of creating optical chemical and biological sensors for the rapid analysis of the environment, waste products and industrial waste for the content of harmful substances is becoming an object of priority research in the field of nanotechnology abroad and in Russia. In particular, a method is proposed for producing structured optical chemosensor films based on silica nanoparticles (size 5-8 nm) modified with organic dyes. Serdobintseva V.V., Kalinin D.V., Eliseev A.P., Sobolev N.V. // DAN. 2008.V. 422. No. 2. S.236-238 / 1 /, which are obtained from silica nanosols.
Этот материал представляет собой мезопористый кремнезем с площадью внутренней поверхности пор значительно больше 100 м2/г, с люминесцентным красителем, связанным с поверхностью частиц кремнезема непосредственно водородными связями или с участием длинных цепей сильноосновных катионов четвертичного аммония. Сенсорные свойства пленок подтверждены оптическим откликом, выраженным в тушении люминесценции флуоресцеина в результате присоединения аммиака.This material is mesoporous silica with an inner pore surface area significantly greater than 100 m 2 / g, with a luminescent dye bonded directly to the surface of silica particles by hydrogen bonds or with the participation of long chains of strongly basic quaternary ammonium cations. The sensory properties of the films are confirmed by the optical response expressed in quenching of the luminescence of fluorescein as a result of the addition of ammonia.
Недостатком данного вида сенсорного материала является очень маленький размер пор материала (порядка 1-2 нм), что затрудняет быстрое проникновение анализируемой жидкости или газа внутрь пленки. Поэтому в процессе анализа в качестве рецепторов выступает в основном краситель на поверхности пленки и соответственно уменьшение интенсивности фотолюминесценции (ФЛ) красителя после захвата анализируемого вещества также связано главным образом с поверхностью пленки.The disadvantage of this type of sensor material is the very small pore size of the material (of the order of 1-2 nm), which complicates the rapid penetration of the analyzed liquid or gas into the film. Therefore, in the process of analysis, the dye on the film surface mainly acts as receptors and, accordingly, the decrease in the photoluminescence (PL) intensity of the dye after capture of the analyte is also mainly associated with the film surface.
Предполагается, что более перспективным материалом для оптических сенсорных пленок могут быть фотонно-кристаллические (ФК) опаловые пленки оптического диапазона с размером монодисперсных сферических частиц кремнезема (МСЧК) от 180 до 300 нм, с помощью фотонных свойств которых может быть усилен ФЛ эффект. Монокристаллические опаловые фотонно-кристаллические (ФК) пленки (указанного размера) получают путем нанокристаллизации методом подвижного мениска на твердой подложке.It is assumed that photon-crystalline (FC) opal films of the optical range with the size of monodisperse spherical silica particles (MSS) from 180 to 300 nm can be used as a more promising material for optical sensor films, using the photonic properties of which the PL effect can be enhanced. Single-crystal opal photonic crystal (FC) films (of the indicated size) are obtained by nanocrystallization by the method of moving meniscus on a solid substrate.
Функционально активный, в отношении определяемых химических и биологических веществ, органический люминесцентный краситель должен быть зафиксирован в структуре ФК пленки. Размер пор в ФК структуре на порядок больше, чем в мезопористом кремнеземе на поверхности МСЧК. Таким путем может быть создан эффективный оптический химический сенсор, измеряемым параметром которого является изменение возбуждаемой фотолюминесценции (ФЛ) красителя при взаимодействии его с определяемыми веществами.Functionally active, in relation to the determined chemical and biological substances, the organic luminescent dye should be fixed in the structure of the FC film. The pore size in the PC structure is an order of magnitude larger than in mesoporous silica on the surface of MSSPs. In this way, an effective optical chemical sensor can be created, the measured parameter of which is the change in the excited photoluminescence (PL) of the dye during its interaction with the substances being determined.
Опаловые ФК представляют собой в идеале периодическую наноструктуру, в которой существует система энергетических зон, где запрещено существование электромагнитного излучения с длинами волн, соизмеримыми с периодом структуры конкретного направления запрещенная зона (ЗЗ). Yablo-novitch. // Phys. Rev. Lett. 1987. V.58. P.2059-2061 /2/.The opal PCs are ideally a periodic nanostructure in which there is a system of energy bands where the existence of electromagnetic radiation with wavelengths that are comparable with the period of the structure of a specific direction of the forbidden band (SC) is prohibited. Yablo-novitch. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P.2059-2061 / 2 /.
Предполагается, что ФЛ, возбужденная в ФК, может усиливаться ФК эффектом.It is assumed that the PL excited in the PC can be enhanced by the PC effect.
ФК пленки на основе МСЧК в качестве оптических сенсоров имеют трудно преодолимый недостаток. Он обусловлен невозможностью прямой модификации поверхности МСЧК органическими красителями в суспензии частиц до выращивания ФК пленки. Это связано с наличием отрицательного заряда поверхности МСЧК и двойного диффузионного слоя противоионов вокруг них, препятствующего присоединению органических молекул. Айлер Р. Химия кремнезема. 1982. М. «Мир». С.1106 /3/.FC films based on MSSPs as optical sensors have a difficult to overcome disadvantage. It is caused by the impossibility of directly modifying the surface of MSSPs with organic dyes in a suspension of particles prior to the growth of the FC film. This is due to the presence of a negative charge on the MSSP surface and a double diffusion layer of counterions around them, which prevents the attachment of organic molecules. Euler R. Chemistry of Silica. 1982. M. "The World." S.1106 / 3 /.
Стойкое окрашивание готовых сухих ФК пленок также невозможно в связи с инертностью поверхности МСЧК.Persistent staining of finished dry FC films is also impossible due to the inertia of the MSSP surface.
Задачей изобретения является разработка способа получения композиционных оптических хемосенсорных пленок на основе фотонно-кристаллической опаловой матрицы, и мезопористого кремнезема с помощью которого краситель-рецептор может быть размещен на поверхности МСЧК в ФК структуре матрицы и таким путем резко увеличивается рабочая поверхность сенсора и многократно усиливается за счет ФК дефекта матрицы фотолюминесценция, как главный показатель сенсорной активности.The objective of the invention is to develop a method for producing composite optical chemosensor films based on a photonic crystalline opal matrix, and mesoporous silica with which a dye receptor can be placed on the surface of the MSSP in the matrix structure of the matrix and in this way the sensor’s working surface increases sharply and is repeatedly enhanced due to FC defect matrix photoluminescence as the main indicator of sensory activity.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Сущность изобретения состоит в том, что в приготовлении композиционных оптических сенсорных пленок на основе ФК опаловой матрицы используют готовые монокристаллические ФК пленки методика, получения которых описана в кн. Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., Шабанов В.Ф. // ДАН. 2008. Т.420. №2. С.178-181 /4/.The essence of the invention lies in the fact that in the preparation of composite optical sensor films based on the FC opal matrix, ready-made single-crystal FC films are used, the preparation of which is described in the book. Kalinin D.V., Serdobintseva V.V., Shabanov V.F. // DAN. 2008.V. 420. No. 2. S.178-181 / 4 /.
Размер МСЧК в пленках составлял от 195, 220 и 245 (±5) нм и пленки имели дифракционную окраску от плоскости (111) соответственно голубую, зеленую и красную. Толщина пленок составляла около 1 мкм (5-6 слоев МСЧК), (толщина пленки регулируется концентрацией МСЧК в суспензии при выращивании методом подвижного мениска).The size of MSSPs in the films ranged from 195, 220, and 245 (± 5) nm, and the films had a diffraction color from the (111) plane, respectively, blue, green, and red. The film thickness was about 1 μm (5-6 layers of MSSP), (the thickness of the film is controlled by the concentration of MSSP in suspension when grown by the moving meniscus method).
Данные ФК пленки пропитывают золем наночастиц кремнезема, модифицированного красителем. Золь предварительно разбавляют этанолом в соотношении золь:этанол как 1:10. Золь приготавливают по методике, изложенной в кн. Сердобинцева В.В., Калинин Д.В., Елисеев А.П., Соболев И.В. // ДАН. 2008. Т.422. №2. С.236-238 /1/.These FC films are impregnated with a dye-modified silica nanoparticle sol. The sol is pre-diluted with ethanol in a sol: ethanol ratio of 1:10. Sol prepared according to the method described in the book. Serdobintseva V.V., Kalinin D.V., Eliseev A.P., Sobolev I.V. // DAN. 2008.V. 422. No. 2. S.236-238 / 1 /.
Пропитка ФК пленок золем и отложение мезопористого кремнезема в порах ФК структуры осуществлялось путем однократного погружения ФК пленки в золь и последующей сушки в вертикальном положении.The FC films were impregnated with sols and mesoporous silica was deposited in the pores of the FC structure by a single immersion of the FC film in sol and subsequent drying in a vertical position.
При этом происходит слабое изменение дифракционной окраски пленки в сторону увеличения длины волны дифрагированного света. Это означает, что при пропитке золем каждая частица окружается пленкой золя, происходит некоторое «раздвигание» МСЧК в структуре, а при высыхании золя мезопористые пленки полностью покрывают МСЧК, образуя мостики между ними, о чем свидетельствует резко возрастающая механическая прочность ФК пленок. Таким образом, поры ФК структуры остаются открытыми, обеспечивая хорошую газо- и водопроницаемость. Интенсивность дифракции не изменяется, но параметр ФК решетки возрастает на 8-10 нм, что и приводит к увеличению длины дифрагированной волны. Учитывая величину смещений максимумов спектров отражения и соответствующие им размеры МСЧК до и после пропитки золем кремнезема, можно оценить толщину мезопористых пленок на МСЧК, которая составляет не более 10-12 нм.In this case, a slight change in the diffraction color of the film occurs in the direction of increasing the wavelength of diffracted light. This means that when sol is impregnated with sol, each particle is surrounded by a sol film, there is some “expansion” of the MSSPs in the structure, and when the sol is dried, mesoporous films completely cover the MSSPs, forming bridges between them, as evidenced by the sharply increasing mechanical strength of the FC films. Thus, the pores of the FC structure remain open, providing good gas and water permeability. The diffraction intensity does not change, but the PC parameter of the grating increases by 8–10 nm, which leads to an increase in the diffracted wavelength. Given the magnitude of the shifts of the maxima of the reflection spectra and the corresponding sizes of MSSPs before and after impregnation with silica sol, it is possible to estimate the thickness of mesoporous films on MSSPs, which is no more than 10-12 nm.
Обоснование введенных признаковJustification of the introduced features
Для получения композиционной оптической химической сенсорной пленки впервые использованы готовые ФК пленки, с размером МСЧК 190, 220, 245 (±5) нм, обладающие хорошей газо- и водопроницаемостью и созревшие нанозоли кремнезема с размером частиц 5-8 нм в смеси воды и этанола, в которых люминесцентный органический краситель присоединяется к поверхности наночастиц. Пропитка ФК пленок жидким нанозолем и их последующая сушка приводит к появлению на поверхности МСЧК в ФК структуре тонких (до 10-12 нм) пленок мезопористого кремнезема, содержащего люминесцентный краситель. Таким образом, создается композиция ФК пленки, обеспечивающей фотонные эффекты, и мезопористого кремнезема на поверхности МСЧК, обеспечивающего ФЛ и соответственно сенсорную чувствительность, а также механическую прочность композиционной сенсорной пленки. На фиг.1 представлены спектры отражения ФК композиционных пленок с размером МСЧК 190±5 нм (1); 220±5 нм (2); 245±5 нм (3), в которых на поверхности МСЧК отложены нанопленки мезопористого кремнезема. Интенсивность ФЛ композиционных пленок оказалась в 5, 8, 3 (соответственно, для голубой, зеленой, красной) раза выше, чем у контрольной мезопористой сенсорной пленки с такой же толщиной, как и у композиционной пленки, фиг.2. На рисунке представлены: спектры фотолюминесценции (ФЛ) композиционных сенсорных пленок с размером частиц 190 нм (1), 220 нм (2) 245 нм (3) в сравнении со спектром ФЛ мезопористого эталона (3а).To obtain a composite optical chemical sensor film for the first time, ready-made photographic films with an MSSP size of 190, 220, 245 (± 5) nm, with good gas and water permeability and ripened silica nanosols with a particle size of 5-8 nm in a mixture of water and ethanol were used for the first time, in which a luminescent organic dye is attached to the surface of the nanoparticles. The impregnation of FC films with liquid nanosol and their subsequent drying leads to the appearance of thin (up to 10-12 nm) mesoporous silica films containing a luminescent dye on the surface of the MSSP in the FC structure. Thus, a composition of a photonic crystal film providing photon effects and mesoporous silica is created on the surface of the MSSP, which provides photoluminescence and sensory sensitivity, as well as the mechanical strength of the composite sensor film. Figure 1 shows the reflection spectra of the photonic crystal of composite films with an MSSP size of 190 ± 5 nm (1); 220 ± 5 nm (2); 245 ± 5 nm (3), in which nanofilms of mesoporous silica are deposited on the surface of MSSPs. The PL intensity of the composite films was 5, 8, 3 (respectively, for blue, green, red) times higher than that of the control mesoporous sensor film with the same thickness as the composite film, Fig.2. The figure shows: photoluminescence (PL) spectra of composite sensor films with a particle size of 190 nm (1), 220 nm (2) 245 nm (3) in comparison with the PL spectrum of the mesoporous standard (3a).
Этот новый важный положительный фотонный эффект наиболее выражен для зеленой пленки, где наблюдается перекрытие ФЗЗ (максимум 512 нм) пленки и возбужденного ФЛ излучения (максимум 510 нм). Это свидетельствует о том, что в композиционной сенсорной пленке существуют пространственные упорядоченные локализованные фотонные состояния, действующие как микрорезонаторы, которые приводят к усилению ФЛ излучения и, следовательно, значительному повышению сенсорной чувствительности пленки.This new important positive photon effect is most pronounced for the green film, where the overlap of the phase-protective layer (maximum 512 nm) of the film and the excited PL radiation (maximum 510 nm) is observed. This indicates that in the composite sensor film there are spatial ordered localized photon states acting as microresonators, which lead to enhanced PL radiation and, consequently, a significant increase in the sensory sensitivity of the film.
Таким образом, заявленная совокупность признаков позволяет в полной мере использовать оптические и структурные особенности ФК пленки как матрицы, а с помощью пропитки нанозолями и отложения на поверхности МСЧК пленок сенсорно чувствительного модифицированного мезопористого кремнезема, обойти препятствие к использованию ФК пленок, обусловленное невозможностью прямого присоединения органических красителей к поверхности МСЧК, и использовать композиционный материал в качестве сенсорного материала, более высокого качества и чувствительности. Поскольку площадь поверхности внутренних пор ФК матрицы составляет до 80-100 м2/г вещества, то «рабочая» поверхность мезопористых пленок, покрывающих поверхность пор ФК матрицы, резко возрастает, открытый характер пор способствует быстрому проникновению анализируемых газов и жидкостей внутрь композиционной сенсорной пленки. Важным положительным качеством является также высокая прочность материала.Thus, the claimed combination of features makes it possible to make full use of the optical and structural features of the FC film as a matrix, and by impregnation with nanosols and depositing on the surface of the MSSP films of sensor-sensitive modified mesoporous silica, bypass the obstacle to the use of FC films due to the inability to directly attach organic dyes to the surface of MSCs, and use composite material as a sensor material, of higher quality and feel lnosti. Since the surface area of the internal pores of the FC matrix is up to 80-100 m 2 / g of substance, the “working” surface of the mesoporous films covering the pore surface of the FC matrix increases sharply, the open nature of the pores facilitates the rapid penetration of the analyzed gases and liquids into the composite sensor film. An important positive quality is also the high strength of the material.
Пример осуществления способаAn example of the method
При изготовлении композиционных сенсорных пленок использованы три готовые монокристаллические ФК пленки на покровном стекле с толщиной около 1 мкм, нанокристаллизация которых выполнена соответственно из трех спиртовых суспензий с размером МСЧК 190, 220, 245 (±5) нм. Площадь пленок составляла 100 мм. Спектры отражения от каждой представлены на фиг.1 (соответственно кривые 1, 2, 3).In the manufacture of composite sensor films, three ready-made single-crystal PC films on a cover glass with a thickness of about 1 μm were used, the nanocrystallization of which was made of three alcohol suspensions with an MSSP size of 190, 220, 245 (± 5) nm, respectively. The film area was 100 mm. The reflection spectra from each are presented in figure 1 (respectively, curves 1, 2, 3).
Водно-этаноловый золь готовили с использованием смеси реагентов в соотношении тетраэтоксисилан:вода (подкисленная HCl до pH 1,5-2):этанол=1:6:5. Для созревания золя кремнезема смесь реагентов выдерживали 3 часа при 70°C. В качестве люминесцентного красителя использовали флуоресцеин в концентрации 1 мг на 100 мг золя. Перемешивали золь до достижения его равномерного окрашивания. Затем в окрашенный золь вводили цетилтриметиламмоний хлорид (ЦТМА'Cl) с мольным отношением UTMA'Cl:SiO2 около 0,5.Water-ethanol sol was prepared using a mixture of reagents in the ratio of tetraethoxysilane: water (acidified with HCl to pH 1.5-2): ethanol = 1: 6: 5. To ripen the silica sol, the reagent mixture was kept for 3 hours at 70 ° C. As a luminescent dye, fluorescein was used at a concentration of 1 mg per 100 mg of sol. The sol was mixed until it was uniformly stained. Then, cetyltrimethylammonium chloride (CTMA'Cl) with a molar ratio of UTMA'Cl: SiO 2 of about 0.5 was introduced into the colored sol.
Готовый золь разбавляли этиловым спиртом до объемного отношения золь:этанол как 1:10.The finished sol was diluted with ethyl alcohol to a sol: ethanol volume ratio of 1:10.
Покровные стекла с ФК пленками погружали в золь на 1 минуту, затем извлекали и высушивали в вертикальном положении в течение 15 минут на воздухе при температуре 20-25°C. Спектры ФЛ композиционных пленок приведены на фиг.2 (1, 2, 3 соответственно) в сравнении со спектром ФЛ сенсорной пленки, полученной непосредственно из нанозоля (спектр 3a).Coverslips with FC films were immersed in sol for 1 minute, then removed and dried in an upright position for 15 minutes in air at a temperature of 20-25 ° C. The PL spectra of composite films are shown in FIG. 2 (1, 2, 3, respectively) in comparison with the PL spectrum of a sensor film obtained directly from nanosol (spectrum 3a).
Источники информацииInformation sources
1. Сердобинцева В.В., Калинин Д.В., Елисеев А.П., Соболев Н.В. // ДАН. 2008. Т.422. №2. С.236-238.1. Serdobintseva V.V., Kalinin D.V., Eliseev A.P., Sobolev N.V. // DAN. 2008.V. 422. No. 2. S.236-238.
2. Yablonovitch. // Phys. Rev. Lett. 1987. V.58. P.2059-2061.2. Yablonovitch. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P.2059-2061.
3. Айлер P. Химия кремнезема. 1982. M.: «Мир». С.1106.3. Ailer P. Chemistry of silica. 1982. M .: "The World." S.1106.
4. Калинин Д.В., Сердобинцева В.В., Шабанов В.Ф. // ДАН. 2008. Т.420. №2. С.178-181.4. Kalinin D.V., Serdobintseva V.V., Shabanov V.F. // DAN. 2008.V. 420. No. 2. S.178-181.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009118768/15A RU2399584C1 (en) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Method for production of composite optical chemosensor films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009118768/15A RU2399584C1 (en) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Method for production of composite optical chemosensor films |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2399584C1 true RU2399584C1 (en) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009118768/15A RU2399584C1 (en) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Method for production of composite optical chemosensor films |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2399584C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470981C2 (en) * | 2010-10-27 | 2012-12-27 | Юрий Николаевич Пархоменко | Method of producing thin-film luminescent material containing silicon nanoparticles on substrate |
| RU2760679C2 (en) * | 2019-12-25 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Sensitive layer of optical luminescent sensor on quantum dots and its manufacturing method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2292368C1 (en) * | 2005-12-27 | 2007-01-27 | Сергей Пантелеймонович Громов | Optical sensor materials for heavy and transient metals based on dithiacrown-containing butadienyl dyes and methods for their preparing |
| RU2315748C1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-01-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | N,N'-BIS-(9-ANTHRYLMETHYL)CYCLOHEXANE-1,2-DIAMINE AS FLUORESCENT CHEMOSENSOR FOR CATIONS Zn2+ |
-
2009
- 2009-05-18 RU RU2009118768/15A patent/RU2399584C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2292368C1 (en) * | 2005-12-27 | 2007-01-27 | Сергей Пантелеймонович Громов | Optical sensor materials for heavy and transient metals based on dithiacrown-containing butadienyl dyes and methods for their preparing |
| RU2315748C1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-01-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | N,N'-BIS-(9-ANTHRYLMETHYL)CYCLOHEXANE-1,2-DIAMINE AS FLUORESCENT CHEMOSENSOR FOR CATIONS Zn2+ |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сердобинцева В.В. и др. Структурированные хемосенсорные пленки на основе наночастиц кремнезема, модифицированного органическими красителями. Доклады Академии Наук, 2008, т.422, с.236-238. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470981C2 (en) * | 2010-10-27 | 2012-12-27 | Юрий Николаевич Пархоменко | Method of producing thin-film luminescent material containing silicon nanoparticles on substrate |
| RU2760679C2 (en) * | 2019-12-25 | 2021-11-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Sensitive layer of optical luminescent sensor on quantum dots and its manufacturing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12116287B2 (en) | Formation of high quality titania, alumina and other metal oxide templated materials through coassembly | |
| Sung et al. | Highly sensitive and selective sensor based on silica-coated CdSe/ZnS nanoparticles for Cu2+ ion detection | |
| Xia et al. | Monodispersed colloidal spheres: old materials with new applications | |
| EP3027697B1 (en) | Structurally colored materials with spectrally selective absorbing components and methods for making the same | |
| Vasquez et al. | Three-phase co-assembly: in situ incorporation of nanoparticles into tunable, highly ordered, porous silica films | |
| Koay et al. | Hierarchical structural control of visual properties in self-assembled photonic-plasmonic pigments | |
| WO2011042564A1 (en) | Labelled silica-based nanomaterial with enhanced properties and uses thereof | |
| Islam et al. | Surface functionality and optical properties impact of phenol red dye on mesoporous silica matrix for fiber optic pH sensing | |
| Santoro et al. | Development of fluorescent thermoresponsive nanoparticles for temperature monitoring on membrane surfaces | |
| RU2399584C1 (en) | Method for production of composite optical chemosensor films | |
| CN108821603B (en) | A kind of preparation method of composite structural color material | |
| Islam | Au and zincite assisted silica-titania nanocomposite coated fiber optic pH sensor: Structural thermal, and optical characteristics | |
| Liu et al. | Carbon dots-modified hollow mesoporous photonic crystal materials for sensitivity-and selectivity-enhanced sensing of chloroform vapor | |
| Curti et al. | Characterization of titania inverse opals prepared by two distinct infiltration approaches | |
| Zhang et al. | Microfluidic synthesis of gold nanoparticle-doped microspherical photonic crystal as SERS substrate for methylene blue detection | |
| RU2370310C1 (en) | Method of obtaining chemosensory films | |
| Islam et al. | Raspberry like creosol red functionalized zincite supported silica-titania nanocomposite: correlation of structural, optical, and pH sensing properties | |
| RU2399585C1 (en) | Method for production of composite optical chemosensor film | |
| Lova et al. | Core–shell silica–rhodamine B nanosphere for synthetic opals: from fluorescence spectral redistribution to sensing | |
| JP5782643B2 (en) | Glass-coated gold nanoparticles and fluorescence-enhanced gold nanoparticles and methods for producing them | |
| Hidalgo et al. | Porous one-dimensional photonic crystal coatings for gas detection | |
| Wu et al. | A self-assembly based on a hydrogel interface: facile, rapid, and large-scale preparation of colloidal photonic crystals | |
| RU2399586C1 (en) | Method of reinforcing photonic-crystalline films based on monodispersed spherical silica particles | |
| Dai et al. | Dual-Mode High-Sensitive Detection of Fe (III) Ions via Fluorescent Photonic Crystal Films Based on Co-Assembly of Silica Colloids and Carbon Dots | |
| Naseef et al. | A Comparative Study of the Effectiveness of Porous, Pre-etched, and Activated Silicon Surfaces as SERS Sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180519 |