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 [28134]
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 ... -
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 ... -
Moniääninen keinovalaistus : neuvotteluja sopivan ja liiallisen valon välillä
Rutanen, Eerik (2018)Tutkielmani tarkoituksena on tutkia keinovalaistusta ottamalla samalla huomioon hämärän ja pimeän roolin valaistuksessa. Tarkastelen tarkemmin valaistuksen neuvottelemista pääasiassa yksilön arkipäiväisessä ympäristössä, mutta ... -
Experimental evidence on microwave induced electron losses from ECRIS plasma
Sakildien, M.; Tarvainen, Olli; Kronholm, Risto; Izotov, I.; Skalyga, V.; Kalvas, Taneli; Jones, P.; Koivisto, H. (AIP Publishing LLC, 2018)The balance between warm and hot (>1 keV) electron density and their losses from the magnetic confinement system of an Electron Cyclotron Resonance Ion Source (ECRIS) plasma is considered to be one of the main factors ...