Details

Работа посвящена исследованию процессов модификации тонких плёнок золота на полимерных и оксидных подложках методом ионной бомбардировки. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки эффективных физических методов синтеза наночастиц благородных металлов, обладающих высокой каталитической и сенсорной активностью и пригодных для интеграции в гибкие сенсорные и микроаналитические устройства. Целью работы являлось выявление закономерностей формирования золотых наночастиц под действием ионного облучения различной природы и массы, а также оценка их влияния на структурные, оптические и функциональные свойства исследуемых систем. В ходе исследования изучено воздействие ионов P, Ta и молекулярных ионов PF₄ на плёнки золота нанометровой толщины, нанесённые на подложки из полиметилметакрилата, полистирола и оксида никеля. С использованием методов растровой и атомно-силовой микроскопии, фрактального анализа, ИК-Фурье и Рамановской спектроскопии, а также RBS установлены особенности морфологии наноструктур, характер их эволюции при разных дозах облучения и влияние на состояние полимерной основы. Показано, что тяжёлые ионы тантала наиболее эффективно инициируют образование разделённых наночастиц, тогда как молекулярные ионы PF₄ при равных дозах обеспечивают меньшее повреждение полимерной подложки. Установлена корреляция между изменением площади покрытия поверхности золотыми наночастицами и пропусканием ИК-излучения, что позволяет использовать ИК-Фурье спектроскопию для экспресс-анализа стадии синтеза. Практическая значимость работы заключается в демонстрации возможности применения полученных наноструктур для повышения чувствительности газовых сенсоров на основе NiO и использования полимерных подложек с золотыми наночастицами в методиках гигантского комбинационного рассеяния.

This work investigates the modification of thin gold films on polymer and oxide substrates using ion bombardment. The relevance of this study stems from the need to develop effective physical methods for synthesizing noble metal nanoparticles with high catalytic and sensor activity, suitable for integration into flexible sensor and microanalytical devices. The aim of this work was to identify patterns in the formation of gold nanoparticles under ion irradiation of various types and masses, as well as to assess their impact on the structural, optical, and functional properties of the studied systems. This study examined the effects of P, Ta, and PF₄ molecular ions on nanometer-thick gold films deposited on polymethyl methacrylate, polystyrene, and nickel oxide substrates. Using scanning and atomic force microscopy, fractal analysis, FTIR, Raman spectroscopy, and RBS, the morphology of the nanostructures, their evolution under different irradiation doses, and their effect on the polymer substrate were determined. It was shown that heavy tantalum ions most effectively initiate the formation of separated nanoparticles, while molecular PF₄ ions, at equal doses, cause less damage to the polymer substrate. A correlation was established between changes in the surface coverage of gold nanoparticles and IR transmittance, enabling the use of FTIR spectroscopy for rapid analysis of the synthesis stage. The practical significance of this study lies in demonstrating the potential for using the obtained nanostructures to increase the sensitivity of NiO-based gas sensors and the use of polymer substrates with gold nanoparticles in giant Raman scattering techniques.