Научная статья на тему 'ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ МИКРО- И НАНОПОРИСТЫХ ПЛЕНОК МЕДИ И СЕРЕБРА ДЛЯ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ'

ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ МИКРО- И НАНОПОРИСТЫХ ПЛЕНОК МЕДИ И СЕРЕБРА ДЛЯ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
63
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОРФОЛОГИЯ / СТРУКТУРА / ПОРИСТАЯ ПЛЕНКА / СЕРЕБРО / МЕДЬ / РЕАКЦИЯ ЗАМЕЩЕНИЯ

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Безруков П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И.

Предмет исследования. Представлены результаты экспериментального исследования морфологии тонких микро- и нанопористых пленок серебра и меди, синтезированных с использованием реакции замещения. Метод. Синтез пленок серебра осуществлен путем погружения полированных пластин из меди марки М1 в раствор азотнокислого серебра. Пленки меди погружались в раствор медного купороса подложек из электролитического железа, а также из железа, покрытого путем вакуумного напыления слоем олова толщиной 5 мкм. Изучение морфологии синтезированных пленок выполнено с помощью сканирующего электронного микроскопа. Основные результаты. Исследования показали, что через 2 с после начала реакции на подложках формируются металлические пленки толщиной примерно 1 мкм, которые состоят из кристаллических микро- и нанодендритов. Пленки из серебра содержат кристаллические пластины серебра с поперечным размером до 2 мкм. При увеличении продолжительности реакции происходит уплотнение слоя металла. Минимальный размер пор при этом составляет 20 нм. Практическая значимость. Синтезированные пленки могут служить основой для создания микро- и наноструктур полупроводник-металл, предназначенных для фотокаталитического разложения воды. Пленки могут быть использованы в био- и химических сенсорах для усиления рамановского рассеяния.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Безруков П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FEATURES OF THE MORPHOLOGY OF MICROAND NANOPOROUS COPPER AND SILVER fiLMS SYNTHESIZED BY SUBSTITUTION REACTION FOR PHOTOCATALYTIC APPLICATION

The paper presents the results of an experimental investigation of the morphology of copper and silver thin films synthesized by the substitution reaction method. Silver films were synthesized by immersing polished substrates of copper (M1 brand) into silver nitrate solution. Copper films were synthesized by immersing substrates of iron (electrolytic iron brand) and also of iron with vacuum deposited tin film of 5 μm thick into copper vitriol solution. The morphology of synthesized films was analyzed by a scanning electron microscope. The research has shown that the metal films with the thickness of around 1 μm are formed 2 seconds after the reaction start point. The films consist of crystal micro- and nanodendrites. The silver films also contain crystalline plates of silver oxide with characteristic size up to 2 μm. With an increase of reaction time the metal layers are compacted. And minimal pore sizes in this case are 20 nm. The synthesized films can be used for the creation of semiconductor-metal micro- and nanostructures for photocatalytic water splitting. Such films can be also applied in chemical sensors and biosensors for surface enhancement of Raman scattering.

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ МИКРО- И НАНОПОРИСТЫХ ПЛЕНОК МЕДИ И СЕРЕБРА ДЛЯ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ»

УНИВЕРСИТЕТ ИТМО

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИИ ВЕСТНИК ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИИ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ июль-август 2021 Том 21 № 4 http://ntv.ifmo.ru/

SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL OF INFORMATION TECHNOLOGIES, MECHANICS AND OPTICS July-August 2021 Vol. 21 No 4 http://ntv.ifmo.ru/en/

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

ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ MATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIES

ао1: 10.17586/2226-1494-2021-21-4-457-462 УДК 539.234

Особенности морфологии микро- и нанопористых пленок меди и серебра для фотокаталитического применения, синтезированных с использованием

реакции замещения

Павел Андреевич Безруков1, Алексей Викторович Нащекин2, Николай Валентинович Никоноров3, Александр Иванович Сидоров4^

1>3>4 Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация

2 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация

1 pawqa1@yandex.ru, http://orcid.org/0000-0002-5415-8749

2 nashchekin@mail.ioffe.ru, http://orcid.org/0000-0002-2542-7364

3 NTkonorov@oi.ifmo.ru, http://orcid.org/0000-0002-1341-067X

4 sidorov@oi.ifmo.ruн, http://orcid.org/0000-0001-8730-4389

Аннотация

Предмет исследования. Представлены результаты экспериментального исследования морфологии тонких микро- и нанопористых пленок серебра и меди, синтезированных с использованием реакции замещения. Метод. Синтез пленок серебра осуществлен путем погружения полированных пластин из меди марки М1 в раствор азотнокислого серебра. Пленки меди погружались в раствор медного купороса подложек из электролитического железа, а также из железа, покрытого путем вакуумного напыления слоем олова толщиной 5 мкм. Изучение морфологии синтезированных пленок выполнено с помощью сканирующего электронного микроскопа. Основные результаты. Исследования показали, что через 2 с после начала реакции на подложках формируются металлические пленки толщиной примерно 1 мкм, которые состоят из кристаллических микро- и нанодендритов. Пленки из серебра содержат кристаллические пластины серебра с поперечным размером до 2 мкм. При увеличении продолжительности реакции происходит уплотнение слоя металла. Минимальный размер пор при этом составляет 20 нм. Практическая значимость. Синтезированные пленки могут служить основой для создания микро- и наноструктур полупроводник-металл, предназначенных для фотокаталитического разложения воды. Пленки могут быть использованы в био- и химических сенсорах для усиления рамановского рассеяния. Ключевые слова

морфология, структура, пористая пленка, серебро, медь, реакция замещения Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 20-19-00559). Электронно-микроскопические исследования выполнены с использованием оборудования Федерального центра коллективного пользования «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях», поддержанного Минобрнауки России.

Ссылка для цитирования: Безруков П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И. Особенности морфологии микро- и нанопористых пленок меди и серебра для фотокаталитического применения, синтезированных с использованием реакции замещения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 4. С. 457-462. doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-4-457-462

© Безруков П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И., 2021

Features of the morphology of micro- and nanoporous copper and silver films synthesized by substitution reaction for photocatalytic application

Pavel A. Bezrukov1, Alexey V. Nashchekin2, Nikolay V. Nikonorov3, Alexander I. Sidorov4^

1,3,4 ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation 2 Ioffe Institute, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation

1 pawqa1@yandex.ru, http://orcid.org/0000-0002-5415-8749

2 nashchekin@mail.ioffe.ru, http://orcid.org/0000-0002-2542-7364

3 Nikonorov@oi.ifmo.ru, http://orcid.org/0000-0002-1341-067X

4 sidorov@oi.ifmo.ruH, http://orcid.org/0000-0001-8730-4389

Abstract

The paper presents the results of an experimental investigation of the morphology of copper and silver thin films synthesized by the substitution reaction method. Silver films were synthesized by immersing polished substrates of copper (M1 brand) into silver nitrate solution. Copper films were synthesized by immersing substrates of iron (electrolytic iron brand) and also of iron with vacuum deposited tin film of 5 p,m thick into copper vitriol solution. The morphology of synthesized films was analyzed by a scanning electron microscope. The research has shown that the metal films with the thickness of around 1 p,m are formed 2 seconds after the reaction start point. The films consist of crystal micro- and nanodendrites. The silver films also contain crystalline plates of silver oxide with characteristic size up to 2 p,m. With an increase of reaction time the metal layers are compacted. And minimal pore sizes in this case are 20 nm. The synthesized films can be used for the creation of semiconductor-metal micro- and nanostructures for photocatalytic water splitting. Such films can be also applied in chemical sensors and biosensors for surface enhancement of Raman scattering. Keywords

morphology, structure, porous film, silver, copper, substitution reaction Acknowledgements

This work was financially supported by the Russian Science Foundation (Project No. 20-19-00559). SEM characterization were performed using equipment owned by the Federal Joint Research Center "Material Science and Characterization in Advanced Technology" with financial support by Ministry of Education and Science of the Russian Federation.

For citation: Bezrukov P.A., Nashchekin A.V., Nikonorov N.V., Sidorov A.I. Features of the morphology of micro- and nanoporous copper and silver films synthesized by substitution reaction for photocatalytic application. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2021, vol. 21, no. 4, pp. 457-462 (in Russian). doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-4-457-462

Введение

Один из перспективных методов использования солнечной энергии — фотокаталитическое расщепление воды для получения водородного топлива. Использование эффективных фотокатодов открывает перспективы практического применения фотокаталитических систем для получения водорода из воды [1-4]. В ряде экспериментальных работ, посвященных изучению свойств микро- и нанопористых металлов, в том числе с полупроводниковым покрытием, показано, что эффективность электронной фотоэмиссии в таких структурах может достигать 50 % [3]. Эффективность фотокаталитического разложения воды определяется не только материалом фотокатода, но и его структурными и морфологическими свойствами, которые в свою очередь, зависят от метода синтеза нанопористого металлического слоя.

Вторая область применения микро- и нанопористых металлических пленок — это био- и химические сенсоры на основе рамановского рассеяния (Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) [5-11]. При распространении поверхностных плазмонов в пористых металлических слоях возникают «горячие точки», в которых происходит увеличение амплитуды поля электромагнитной волны в десятки и сотни раз [12]. Это приводит к увеличению интенсивности рамановского рассеяния и, следовательно, к увеличению чувствительности сенсора [5-11].

Как правило, в перечисленных случаях пористые пленки изготавливают из металлов с высокой проводимостью: Ag, Аи, Си. Существует ряд методов синтеза микро- и нанопористых металлических пленок: химические и вакуумные процессы, электронно-лучевая литография, формирование шаблонов с коллоидными наночастицами, лазерная абляция и др. [1-11, 13-17]. Большинство из этих методов являются многоступенчатыми и требуют дорогостоящего оборудования. Например, метод синтеза нанопористых слоев золота [15] включает в себя шесть этапов: нанесение на подложку слоя сплава серебра и золота; нанесение наносфер из полистирола; плазменное травление в атмосфере кислорода; плазменное травление в атмосфере аргона; удаление полистироловых наносфер; удаление серебра из сплава. Технологический процесс создания слоев из серебряных пористых наносфер состоит из пяти этапов [16]. Многие методы позволяют создавать металлические слои на относительно малых площадях. Например, метод электронной литографии допускает формировать металлические нанопористые слои только в микромасштабах [18].

Цель настоящей работы — изучение возможностей синтеза микро- и нанопористых пленок из серебра и меди с использованием простого и одноступенчатого метода на основе реакции замещения, а также исследование структуры и морфологии синтезированных пленок.

Материалы и методы

Для синтеза пористых пленок из серебра и меди применены следующие реакции замещения:

^ + 2AgNO3 ^ 2Ag| + ЩШ3)2, Fe + С^04 ^ С^ + FeSO4, 8П + CuS04 ^ С^ + SnS04.

В качестве подложек для пленок использованы полированные пластины из меди марки М1 и электролитического железа, а также из железа, покрытого слоем олова толщиной 5 мкм. Пленки олова изготовлены методом вакуумного напыления. Достоинства таких подложек в том, что они являются естественной проводящей основой для фотокатода и позволяют создавать фотокатоды с большой площадью поверхности. Пластины имеют размеры 10 х 10 мм и толщину 0,5 мм. Перед проведением синтеза пластины промывались ацетоном в ультразвуковой ванне. Для проведения синтеза пластины из меди погружались в водный раствор азотнокислого серебра марки ЧДА (чистый для анализа) (3,75 г AgN0з на 100 мл Н2О), а пластины из железа и железа с оловянным покрытием — в водный раствор медного купороса марки ЧДА (5 г С^04'5Н20 на 100 мл Н2О). Реакции проводились при комнатной температуре без перемешивания раствора. Продолжительность реакций составила от 2 с до 2 мин. Концентрации растворов и продолжительность реакций определены на основании предварительных экспериментов. После проведения реакций образцы промывались дистиллированной водой и высушивались. Исследование структуры и морфологии пленок проводилось с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) JSM-7001F (1Е0Ь).

Результаты и обсуждение

На рис. 1 показаны СЭМ-изображения слоев нано-пористого серебра на подложках из меди для разной продолжительности реакции. При продолжительности реакции 2 с на подложке формируются фрактальные микродендриты из кристаллического серебра, длина которых достигает 3 мкм (рис. 1, а). Кроме микроден-дритов формируются кристаллические пластины из серебра, толщиной 100-200 нм с поперечным размером 2 мкм. Состав пластин подтвержден энергодисперсионным анализом. На кристаллическое состояние серебра в пластинах указывает шестиугольная форма пластин.

Таким образом, в процессе реакции замещения происходит самоорганизация серебра в формах кристаллических микродендритов и микропластин. При увеличении продолжительности реакции замещения происходит уплотнение пористого слоя (рис. 1, Ь). Во время проведения реакции замещения в течение 2 мин толщина пористого слоя составляет 2,91 мкм, минимальный размер пор — 20 нм.

На рис. 2 показано СЭМ-изображение слоя нанопо-ристой меди на подложке из железа. Реакция замещения выполнена в течение 2 с. Сформированы кристаллические фрактальные микродендриты из меди, длина

Рис. 1. СЭМ-изображения слоев нанопористого серебра на подложках из меди. Продолжительность реакции: 2 с (а); 2 мин (b). Масштаб 1 мкм. Стрелкой отмечен пористый слой Fig. 1. SEM-images of layers of nanoporous silver on copper substrates. The duration of the reaction: 2 s (а); 2 min (b). The scale is 1 цт. The arrow indicates the porous layer

Рис. 2. СЭМ-изображение слоя нанопористой меди на подложке из железа. Продолжительность реакции 2 с. Стрелкой указана пластина из оксида меди. Масштаб 1 мкм Fig. 2. SEM-images of layer of nanoporous copper on iron substrate. The duration of the reaction is 2 s. The arrow indicates the plate of copper oxide. The scale is 1 цт

которых достигает 3 мкм. На начальной стадии реакции замещения возникают слои из оксида меди черного цвета толщиной 50 нм (справа на рис. 2). Причина возникновения оксида меди — взаимодействие меди с кислородом, растворенным в воде.

Одной из характеристик микродендритов является их фрактальная размерность. Оценим фрактальную размерность микродендрита из меди, показанного на рис. 3. Микродендрит состоит из «ствола» длиной 3 мкм, от которого отходят «ветви» длиной 500-800 нм. На «ветвях» расположены «иглы» длиной до 100 нм, толщина «игл» составляет 15-20 нм. Введем фрактальную размерность для микро- и наномасштабов. Фрактальная размерность Б определяется выражением [19]:

w=

где R — радиус кластера; R0 — радиус мономеров, формирующих кластер; N — число мономеров в кластере; р — безразмерный параметр (р примерно 1), который можно интерпретировать как плотность фрактального объекта. Оценка показала, что для микромасштаба средняя фрактальная размерность D равна 2,01, а для наномасштаба D —1,6.

Рис. 3. СЭМ-изображение фрактального микродендрита из меди на подложке из железа. Продолжительность реакции 2 с. Масштаб 1 мкм Fig. 3. SEM-images of copper fractal microdendrite on iron substrate. The duration of the reaction is 2 s. The scale is 1 цт

На рис. 4 показано СЭМ-изображение слоя нано-пористой меди на подложке из железа с оловянным

Рис. 4. СЭМ-изображение слоя нанопористой меди на подложке из железа с оловянным покрытием. Продолжительность реакции 2 с. Масштаб 1 мкм Fig. 4. SEM-images of layer of nanoporous copper on tin substrate. The duration of the reaction is 2 s. The scale is 1 цт

покрытием. В данном случае реакция замещения проходит медленнее, чем в случаях, описанных выше. Причиной является наличие на поверхности олова тонкой оксидной пленки. Рост нанокристаллов меди также происходит в виде микродендритов, однако оксид меди не формируется.

Заключение

Экспериментально показано, что в процессе реакций замещения на металлических подложках могут быть синтезированы микро- и нанопористые пленки из серебра и меди. Пленки состоят из кристаллических фрактальных микродендритов с фрактальной размерностью 2,01 в микромасштабе и 1,6 в наномасштабе. Кроме металлических микродендритов пленки из серебра содержат также пластинчатые кристаллы серебра. При увеличении продолжительности реакции замещения пленки уплотняются, и минимальный размер пор близок к 20 нм. Важным достоинством описанного метода является то, что нанопористые металлические слои могут быть сформированы на подложках больших размеров, причем размер подложки определяется только габаритами ванны, в которой проводится реакция. Полученные результаты могут быть использованы для создания фотокатодов для фотокаталитического разложения воды, а также в био- и химических сенсорах для усиления рамановского рассеяния.

Литература

Stolarczyk J.K., Bhattacharyya S., Polavarapu L., Feldmann J. Challenges and prospects in solar water splitting and CO2 reduction with inorganic and hybrid nanostructures // ACS Catalysis. 2018. V. 8. N 4. P. 3602-3635. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b00791 Han Z., Qiu F., Eisenberg R., Holland P.L., Krauss T.D. Robust photogeneration of H2 in water using semiconductor nanocrystals and a nickel catalyst // Science. 2012. V. 338. N 6112. P. 1321-1324. https://doi.org/10.1126/science.1227775

References

Stolarczyk J.K., Bhattacharyya S., Polavarapu L., Feldmann J. Challenges and prospects in solar water splitting and CO2 reduction with inorganic and hybrid nanostructures. ACS Catalysis, 2018, vol. 8, no. 4, pp. 3602-3635. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b00791 Han Z., Qiu F., Eisenberg R., Holland P.L., Krauss T.D. Robust photogeneration of H2 in water using semiconductor nanocrystals and a nickel catalyst. Science, 2012, vol. 338, no. 6112, pp. 1321-1324. https://doi.org/10.! 126/science.1227775

2.

2.

3. Ben-Shahar Y., Scotognella F., Kriegel I., Moretti L., Cerullo G., Rabani E., Banin U. Optimal metal domain size for photocatalysis with hybrid semiconductor-metal nanorods // Nature Communications. 2016. V. 7. P. 10413. https://doi.org/10.1038/ncomms10413

4. Wu K., Lian T. Quantum confined colloidal nanorod heterostructures for solar-to-fuel conversion // Chemical Society Reviews. 2016. V. 45. N 14. P. 3781-3810. https://doi.org/10.1039/c5cs00472a

5. Lang X.Y., Chen L.Y., Guan P.F., Fujita T., Chen M.W. Geometric effect on surface enhanced Raman scattering of nanoporous gold: Improving Raman scattering by tailoring ligament and nanopore ratios // Applied Physics Letters. 2009. V. 94. N 21. P. 213109. https://doi.org/10.1063/L3143628

6. Jia Y., Ryckman J.D., Ciesielski P.N., Escobar C.A., Jennings G.K., Weiss S.M. Patterned nanoporous gold as an effective SERS template // Nanotechnology. 2011. V. 22. N 29. P. 295302. https://doi.org/10.1088/0957-4484/22/29/295302

7. Qiu H., Zhang Z., Huang X., Qu Y. Dealloying Ag-Al alloy to prepare nanoporous silver as a substrate for surface-enhanced raman scattering: Effects of structural evolution and surface modification // ChemPhysChem. 2011. V. 12. N 11. P. 2118-2123. https://doi.org/10.1002/cphc.201100205

8. Ma C., Trujillo M.J., Camden J.P. Nanoporous silver film fabricated by oxygen plasma: A facile approach for SERS substrates // ACS Applied Materials & Interfaces. 2016. V. 8. N 36. P. 23978-23984. https://doi.org/10.1021/acsami.6b08191

9. Jiang R., Xu W., Wang Y., Yu S. Tunable porous silver nanostructures for efficient surface-enhanced Raman scattering detection of trace pesticide residues // New Journal of Chemistry. 2018. V. 42. N 21. P. 17750-17755. https://doi.org/10.1039/C8NJ04060E

10. Pshenova A.S., Sidorov A.I., Antropova T.V., Nashchekin A.V. Luminescence enhancement and SERS by self-assembled plasmonic silver nanostructures in nanoporous glasses // Plasmonics. 2019. V. 14. N 1. P. 125-131. https://doi.org/10.1007/s11468-018-0784-5

11. Strelchuk V.V., Kolomys O.F., Golichenko B.O., Boyko M.I., Kaganovich E.B., Krishchenko I.M., Kravchenko S.O., Lytvyn O.S., Manoilov E.G., Nasieka Iu.M. Micro-Raman study of nanocomposite porous films with silver nanoparticles prepared using pulsed laser deposition // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronic. 2015. V. 18. N 1. P. 46-52. https://doi.org/10.15407/spqeo18.01.046

12. Stockman M.I. Electromagnetic theory of SERS // Topics in Applied Physics. 2006. V 103. P. 47-65. https://doi.org/10.1007/3-540-33567-6_3

13. Komissarenko F.E., Mukhin I.S., Golubok A.O., Nikonorov N.V., Prosnikov M.A., Sidorov A.I. Effect of electron beam irradiation on thin metal films on glass surfaces in a submicrometer scale // Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. 2016. V. 15. N 1. P. 013502. https://doi.org/10.1117/1.JMM.15.1.013502

14. Choi S., Dickson R.M., Yu J. Developing luminescent silver nanodots for biological applications // Chemical Society Reviews. 2012. V. 41. N 5. P. 1867-1891. https://doi.org/10.1039/c1cs15226b

15. Arnob M.M.P., Artur C., Misbah I., Mubeen S., Shih W.C. 10x-enhanced heterogeneous nanocatalysis on a nanoporous gold disk array with high-density hot spots // ACS Applied Materials and Interfaces. 2019. V. 11. N 14. P. 13499-13506. https://doi.org/10.1021/acsami.8b19914

16. Shen Z., O'Carroll D.M. Nanoporous silver thin films: multifunctional platforms for influencing chain morphology and optical properties of conjugated polymers // Advanced Functional Materials. 2015. V. 25. N 22. P. 3302-3313. https://doi.org/10.1002/adfm.201500456

17. Koya A.N., Zhu X., Ohannesian N., Yanik A.A., Alabastri A., Zaccaria R.P., Shih R. K.W.-C., Garoli D. Nanoporous metals: From plasmonic properties to applications in enhanced spectroscopy and photocatalysis // ACS Nano. 2021. V. 15. N 4. P. 6038-6060. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10945

18. Ron R., Haleva E., Salomon A. Nanoporous metallic networks: fabrication, optical properties, and applications // Advanced Materials. 2018. V. 30. N 41. P. 1706755. https://doi.org/10.1002/adma.201706755

19. Feder J. Fractals. New York: Springer Science+Business, 1988. XXVI, 284 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-2124-6

3. Ben-Shahar Y., Scotognella F., Kriegel I., Moretti L., Cerullo G., Rabani E., Banin U. Optimal metal domain size for photocatalysis with hybrid semiconductor-metal nanorods. Nature Communications, 2016, vol. 7, pp. 10413. https://doi.org/10.1038/ncomms10413

4. Wu K., Lian T. Quantum confined colloidal nanorod heterostructures for solar-to-fuel conversion. Chemical Society Reviews, 2016, vol. 45, no. 14, pp. 3781-3810. https://doi.org/10.1039/c5cs00472a

5. Lang X.Y., Chen L.Y., Guan P.F., Fujita T., Chen M.W. Geometric effect on surface enhanced Raman scattering of nanoporous gold: Improving Raman scattering by tailoring ligament and nanopore ratios. Applied Physics Letters, 2009, vol. 94, no. 21, pp. 213109. https://doi.org/10.1063/1.3143628

6. Jia Y., Ryckman J.D., Ciesielski P.N., Escobar C.A., Jennings G.K., Weiss S.M. Patterned nanoporous gold as an effective SERS template. Nanotechnology, 2011, vol. 22, no. 29, pp. 295302. https://doi.org/10.1088/0957-4484/22/29/295302

7. Qiu H., Zhang Z., Huang X., Qu Y. Dealloying Ag-Al alloy to prepare nanoporous silver as a substrate for surface-enhanced raman scattering: Effects of structural evolution and surface modification. ChemPhysChem, 2011, vol. 12, no. 11, pp. 2118-2123. https://doi.org/10.1002/cphc.201100205

8. Ma C., Trujillo M.J., Camden J.P. Nanoporous silver film fabricated by oxygen plasma: A facile approach for SERS substrates. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, vol. 8, no. 36, pp. 2397823984. https://doi.org/10.1021/acsami.6b08191

9. Jiang R., Xu W., Wang Y., Yu S. Tunable porous silver nanostructures for efficient surface-enhanced Raman scattering detection of trace pesticide residues. New Journal of Chemistry, 2018, vol. 42, no. 21, pp. 17750-17755. https://doi.org/10.1039/C8NJ04060E

10. Pshenova A.S., Sidorov A.I., Antropova T.V., Nashchekin A.V. Luminescence enhancement and SERS by self-assembled plasmonic silver nanostructures in nanoporous glasses. Plasmonics, 2019, vol. 14, no. 1, pp. 125-131. https://doi.org/10.1007/s11468-018-0784-5

11. Strelchuk V.V., Kolomys O.F., Golichenko B.O., Boyko M.I., Kaganovich E.B., Krishchenko I.M., Kravchenko S.O., Lytvyn O.S., Manoilov E.G., Nasieka Iu.M. Micro-Raman study of nanocomposite porous films with silver nanoparticles prepared using pulsed laser deposition. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronic, 2015, vol. 18, no. 1, pp. 46-52. https://doi.org/10.15407/spqeo18.01.046

12. Stockman M.I. Electromagnetic theory ofSERS. Topics inAppliedPhysics, 2006, vol. 103, pp. 47-65. https://doi.org/10.1007/3-540-33567-6_3

13. Komissarenko F.E., Mukhin I.S., Golubok A.O., Nikonorov N.V., Prosnikov M.A., Sidorov A.I. Effect of electron beam irradiation on thin metal films on glass surfaces in a submicrometer scale. Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS, 2016, vol. 15, no. 1, pp. 013502. https://doi.org/10.1117/1.JMM.15.1.013502

14. Choi S., Dickson R.M., Yu J. Developing luminescent silver nanodots for biological applications. Chemical Society Reviews, 2012, vol. 41, no. 5, pp. 1867-1891. https://doi.org/10.1039/c1cs15226b

15. Arnob M.M.P., Artur C., Misbah I., Mubeen S., Shih W.C. 10x-enhanced heterogeneous nanocatalysis on a nanoporous gold disk array with high-density hot spots. ACS Applied Materials and Interfaces, 2019, vol. 11, no. 14, pp. 13499-13506. https://doi.org/10.1021/acsami.8b19914

16. Shen Z., O'Carroll D.M. Nanoporous silver thin films: multifunctional platforms for influencing chain morphology and optical properties of conjugated polymers. Advanced Functional Materials, 2015, vol. 25, no. 22, pp. 3302-3313. https://doi.org/10.1002/adfm.201500456

17. Koya A.N., Zhu X., Ohannesian N., Yanik A.A., Alabastri A., Zaccaria R.P., Shih R. K.W.-C., Garoli D. Nanoporous metals: From plasmonic properties to applications in enhanced spectroscopy and photocatalysis. ACS Nano, 2021, vol. 15, no. 4, pp. 6038-6060. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10945

18. Ron R., Haleva E., SalomonA. Nanoporous metallic networks: fabrication, optical properties, and applications. Advanced Materials, 2018, vol. 30, no. 41, pp. 1706755. https://doi.org/10.1002/adma.201706755

19. Feder J. Fractals. New York, Springer Science+Business, 1988, XXVI, 284 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-2124-6

Авторы

Безруков Павел Андреевич — аспирант, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, http://orcid.org/0000-0002-5415-8749, pawqa1@yandex.ru Нащекин Алексей Викторович — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация, 6603372975, http://orcid.org/0000-0002-2542-7364, nashchekin@mail.ioffe.ru

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Никоноров Николай Валентинович — доктор физико-математических наук, профессор, профессор, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, 7003772604, http://orcid.org/0000-0002-1341-067X, Nikonorov@oi.ifmo.ru Сидоров Александр Иванович — доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация, 57193232588, http://orcid.org/0000-0001-8730-4389, sidorov@oi.ifmo.ru

Authors

Pavel A. Bezrukov — Postgraduate, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, http://orcid.org/0000-0002-5415-8749, pawqa1@yandex.ru

Alexey V. Nashchekin — PhD, Senior Researcher, Ioffe Institute, Saint Petersburg, 194021, Russian Federation, gg 6603372975, http://orcid.org/0000-0002-2542-7364, nashchekin@mail.ioffe.ru

Nikolay V. Nikonorov — D.Sc., Full Professor, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, gg 7003772604, http://orcid.org/0000-0002-1341-067X, Nikonorov@oi.ifmo.ru

Alexander I. Sidorov — D.Sc., Associate Professor, Leading Researcher, ITMO University, Saint Petersburg, 197101, Russian Federation, gg 57193232588, http://orcid.org/0000-0001-8730-4389, sidorov@oi.ifmo.ru

Статья поступила в редакцию 29.04.2021 Одобрена после рецензирования 15.05.2021 Принята к печати 23.07.2021

Received 29.04.2021

Approved after reviewing 15.05.2021

Accepted 23.07.2021

© (D®

Работа доступна по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial»

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.