Raman-mikroskopia ja SERS-ilmiö forensisessa materiaalianalytiikassa
Authors
Date
2019Copyright
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Tässä Pro gradu -tutkielmassa oli tarkoitus selvittää pintavoimistetun Raman-spektroskopia -ilmiön (SERS) käyttömahdollisuuksia erilaisten forensiikassa tutkittavien materiaalien vertailu- ja materiaalintunnistustutkimuksissa. SERS-ilmiö perustuu pintaplasmoniresonanssi-ilmiöön (SPR) ja sen keskiössä ovat substraatteina toimivat hopea- ja kultananopartikkelit. Työn kirjallisuusosassa käytiin kattavasti läpi Raman-spektroskopiaan ja SERS-menetelmään liittyvät keskeisimmät kokonaisuudet, kuten matemaattinen tausta, häiriöt ja laitteiston rakenne. SERS-menetelmässä tarkasteltiin substraattien, hot spottien ja aggregaation merkitystä ilmiön kannalta. SERS-menetelmän käyttömahdollisuuksia väriaineiden ja räjähdeaineiden tutkimuksissa tarkasteltiin kirjallisuudesta löytyneiden esimerkkien kautta. Työn kokeellisessa osassa, ennen varsinaisia SERS-tutkimuksia, sitraattipelkistettyä hopeakolloidia valmistettiin substraatiksi. Myös kaupallista kultakolloidia kokeiltiin. Nanopartikkeleiden aggregoinnin vaikutusta SERS-ilmiön ilmentymiseen tutkittiin kaliumnitraatin ja natriumkloridin avulla. Hopeakolloidin laatu varmistettiin mittaamalla siitä UV-Vis -spektri ja sen nanopartikkelijakauman kokoa selvitettiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla kuvantamalla. Työhön valittiin näytematriiseiksi väriaineet ja räjähdeaineet. Väriaineiden SERS-tutkimus oli työn pääpainopiste ja näytteiksi valittiin punaiset spray- ja työkalumaalit sekä kuulakärkikynien ja tussien musteet. Räjähdeaineet valittiin, koska niiden forensiset tutkimukset ovat haastavia perinteisillä tutkimusmenetelmillä. Tutkittavaksi räjähdeaineeksi valittiin trinitrotolueeni (TNT) ja selvitettiin, voidaanko SERS-menetelmää hyödyntää räjähdeainejäämien tunnistamisessa laimeasta TNT-liuoksesta. Työssä pystyttiin todistamaan, että SERS-menetelmä toimii ja sitä voidaan hyödyntää edellä mainittujen näytemateriaalien vertailututkimuksissa ja apuna materiaalin tunnistuksessa. SERS-menetelmän toiminta on vahvasti riippuvainen tutkittavan molekyylin rakenteesta, jolloin kaikista tuntemattomista spray- ja työkalumaalinäytteistä ei pystytty mittaamaan SERS-spektriä. Kuulakärkikynien ja musteiden spektrit onnistuttiin mittaamaan SERS:llä. Käsittelemättömästä TNT-liuoksesta ei saatu mitattua hyvää SERS-spektriä, mutta pH 13 -säädetystä liuoksesta saatiin spektri mitattua. SERS-menetelmä soveltui hyvin spray- ja työkalumaalien sekä musteiden mittauksessa. Menetelmän soveltuvuus osoittautui huonoksi TNT:n mittauksessa. Räjähdeaineiden SERS-mittaus vaatii lisää tutkimusta.
...


Keywords
Metadata
Show full item recordCollections
- Pro gradu -tutkielmat [25550]
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
Electronic and vibrational spectroscopic studies of gold-nanoclusters
Koivisto, Jaakko (University of Jyväskylä, 2016)Gold nanoclusters are a peculiar new material with properties between that of bulk metal and single atoms. They show size-dependent evolution of optical and electronic properties sensitive to the change of single atom ... -
Superconductor-Ferromagnet Tunnel Junction Thermoelectric Bolometer and Calorimeter with a SQUID Readout
Geng, Z.; Helenius, A. P.; Heikkilä, T. T.; Maasilta, I. J. (Springer, 2020)The superconductor-ferromagnet thermoelectric detector (SFTED) is a novel ultrasensitive radiation detector based on the giant thermoelectric effect in superconductor-ferromagnet tunnel junctions. This type of detector can ... -
Determining a Random Schrödinger Operator : Both Potential and Source are Random
Li, Jingzhi; Liu, Hongyu; Ma, Shiqi (Springer, 2021)We study an inverse scattering problem associated with a Schrödinger system where both the potential and source terms are random and unknown. The well-posedness of the forward scattering problem is first established in a ... -
Electromagnetic scattering solutions for digital signal processing
Blackledge, Jonathan (University of Jyväskylä, 2010) -
Electromagnetic wave propagation in non-homogeneous waveguides
Poretskii, Aleksandr (University of Jyväskylä, 2015)We investigate an electromagnetic waveguide, having several cylindrical ends. The waveguide is assumed to be empty and to have a perfectly conductive boundary. We study the electromagnetic field, excited in the waveguide ...