Diffusion Raman de la liaison soufre à la surface des métaux
A étude de recherche de l'université d'État de l'Iowa ont étudié la possibilité d'utiliser la spectroscopie de diffusion Raman directionnelle pour caractériser les monocouches auto-assemblées (SAM) déposées sur des surfaces d'or (Au) et d'argent (Ag). Les SAM se forment par absorption de thiols organiques (R-SH) sur des surfaces métalliques et sont utilisées dans des applications microélectroniques nécessitant un modelage précis de la surface des films métalliques.
Comparée à la spectroscopie Raman améliorée par la surface (SERS), la spectroscopie de diffusion Raman directionnelle s'est avérée fournir une caractérisation plus précise de la SAM. Cette étude a mesuré le signal SERS d'une monocouche de chlorure de N-(6-mercapto)hexylpyrindinium synthétisée sur des surfaces d'Au et d'Ag rendues rugueuses. Le type de monocouche et le nombre d'unités de liaison Au-S sur les clusters d'or ont influencé les spectres SERS en déplaçant les bandes Au-S vers des fréquences plus élevées. Il a également été constaté que la région vibratoire Au-S peut s'étendre de 220 à 350 cm-1 en raison des vibrations d'étirement. La liaison vibratoire Au-S tangentielle a montré une liaison Au-S plus faible que les vibrations radiales. Les résultats ont confirmé que le mode d'étirement Au-S se déplace vers une fréquence plus élevée que les bandes Ag-S en raison de la liaison plus courte et de l'affinité plus forte entre la surface de l'or et le groupe sulfureux.
La liaison vibrationnelle métal-soufre d'une monocouche de benzénethiol sur des surfaces lisses d'or et d'argent a été évaluée à l'aide de la diffusion Raman directionnelle. Parmi les films métalliques testés dans cette étude, le film d'or plan et lisse a été déposé par Platypus Technologies. Une couche d'adhésion de titane de 2 nm a été déposée sur un film d'or. Une solution de benzénethiol a été utilisée pour créer des SAM sur les films métalliques.
Des ondes électromagnétiques connues sous le nom de polaritons de plasmon de surface (SPP) sont produites lorsque la lumière d'excitation est à un angle d'incidence spécifique. Cela peut à son tour provoquer une diffusion Raman au sein des molécules absorbées sur le film métallique. Un cône SPP peut apparaître lorsque la lumière diffusée par Raman excite les SPP. Dans ce travail, un prisme de Weierstrass a été utilisé pour collecter la lumière diffusée générée dans le cône SPP. Le signal Raman directionnel produit par le cône SPP a été obtenu pour chaque film. Tous les films métalliques ont généré des signaux directionnels forts et les angles des cônes SPP ont été déterminés avant et après l'absorption du benzénéthiol.
Les résultats indiquent que les angles des cônes incident et SPP augmentent de manière significative après l'immobilisation d'une monocouche de benzénethiol. La liaison Au-S sur le film d'or présentait également un pic d'intensité accru après l'immobilisation du benzénethiol. Pour indiquer des signaux Raman directionnels précis, les angles d'incidence recueillis lors de l'expérience ont été comparés à la somme des carrés du champ électrique et aux calculs de réflectivité. La précision a été de ±0,01°, ce qui illustre la précision de la génération du signal.
En conclusion, la diffusion Raman directionnelle permet de caractériser les monocouches sur des surfaces lisses d'or et d'argent.
Platypus Technologies propose une gamme de services de dépôt de métaux. Des films très purs, uniformes et lisses sont produits par évaporation par faisceau d'électrons. Le dépôt de métal s'effectue dans une salle blanche hautement contrôlée qui empêche toute contamination potentielle par des nanoparticules.
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