Морфологические характеристики ПС и их взаимосвязь с оптическими свойствами (стр. 3 из 4)
Факторные нагрузки для оптических параметров и параметров шероховатости поверхности пленок серебра
| Факторные нагрузки | ||||||
| Метод главных компонент | ||||||
| Фактор | Фактор | Фактор | Фактор | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||
| λmax, нм | -0,352 | 0,044 | -0,135 | -0,885 | ||
| Dmax·(Δλ/2) , нм | -0,31 | -0,28 | 0,11 | -0,85 | ||
| Dmax | 0,97 | 0,06 | 0,03 | 0,02 | ||
| Dmax /D2 | -0,830 | -0,228 | 0,072 | -0,462 | ||
| Dmax/(Δλ/2) , нм-1 | 0,8748 | 0,0687 | -0,0441 | 0,3448 | ||
| Hmax, нм | 0,0 | 1,0 | 0,2 | 0,1 | ||
| A | 0,0 | 0,4 | 0,9 | -0,2 | ||
| B | 0,1 | 0,9 | 0,0 | -0,1 | ||
| Dist | 0,9 | -0,1 | 0,3 | 0,2 | ||
| Hreal, нм | 0,1 | 0,9 | 0,1 | 0,2 | ||
| Hreal/A | -0,01 | 0,89 | -0,17 | 0,24 | ||
| Hreal/B | 0,36 | 0,20 | 0,80 | 0,19 | ||
| A/B | -0,07 | -0,50 | 0,84 | 0,02 | ||
Рис. 3. График собственных значений факторов, связывающих оптические свойства ПС с параметрами их поверхности.
Рис. 4. Двумерный график факторных нагрузок для факторов, связывающих оптические свойства ПС с параметрами их поверхности.
Установленная нами взаимосвязь между структурой поверхности ПС и их спектрами оптической плотности может быть объяснена следующими соображениями. Рост (в ходе отжига) довольно больших (~45x65 нм) островков как результат самоорганизации кластеров и реорганизации однородной части пленки ведет к почти 10-кратному увеличению R - главной характеристики шероховатости. Это, в свою очередь, способствует синему сдвигу спектра оптической плотности, который определяется, в основном, спектром возбуждения поверхностных плазменных резонансов (плазмонов). Важным следствием структурной реорганизации пленки является значительное увеличение расстояния между соседними частицами серебра на поверхности пленки, поэтому они оказываются более изолированными. В результате диполь- дипольные взаимодействия между этими частицами становятся более слабыми, нежели ранее. Это и определяет, в основном, полуширину спектра оптической плотности ПС.
Четвертая стадия отжига характеризуется процессом унификации формы частиц. Этот процесс также влияет на сужение спектра оптической плотности..
ВЫВОДЫ
Параметры спектров оптической плотности ПС находятся в хорошей корреляции с данными по шероховатости их поверхности, полученными методом АСМ. Основными характеристиками, определяющими эту корреляцию, являются расстояние между частицами серебра Dist, а также коэффициент их формы R, равный отношению высоты (Hreal) к поперечному размеру (B) (R = Hreal/B). Наиболее коррелируют: максимальное значение оптической плотности с расстоянием между островками (коэффициент корреляции 0,95) и коэффициентом формы островков R (0,76); параметр спектра оптической плотности Dmax/(Dl/2) с расстоянием между островками (0,93) и коэффициентом формы островков R (0,68); полуширина полосы оптической плотности с расстоянием между островками (-0,79).
ЛИТЕРАТУРА
1. Набиев И.Р., Ефремов Р.Г. Cпектроскопия гигантского комбинационного рассеяния и ее применение к изучению биологических молекул / ВИНИТИ.- М., 1989.- 132 c. (Итоги науки и техники. Серия “Биоорганическая химия”, T.15).
2. Nabiev I.R., Sokolov K.V., Manfait M.. Surface-enhanced Raman spectroscopy and its biomedical applications // Biomolecular spectroscopy / Eds. R. J. H. Clark, R. E. Hester.- London: Wiley, 1993.- P. 267-338.
3. Maskevich S.A., Gachko G.A., Zanevsky G.V., Podtynchenko S.G. Using of heat treament silver island films to get the SERS spectra of adsorbed molecules // Proc. XIV Int. Conf. Raman Spectr. / Ed. Nai-Teng Yu.-New York: Jon Wiley & Sons, 1994.- P.644-645.
4. Feofanov A., Ianoul A., Kryukov E., Maskevich S., Vasilyuk G., Kivach L. and Nabiev I. Nondisturbing and Stable SERS-Active Substrates with Increased Contribution of Long-Range Component of Raman Enhancement Created by High-Temperature Annealing of Thick Metal Films// Anal. Chem.- 1997.-V.69.-Р.3731-3740.