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Titelaufnahme

Titel
Hydrogel nanostructures for plasmonic and biosensor applications / submitted by Nityanand Sharma
Weitere Titel
Hydrogelnanostrukturen für plasmonische und biosensorische Anwendungen
VerfasserSharma, Nityanand
Begutachter / BegutachterinVancso, G. Julius ; Lau, K. H. Aaron
GutachterKnoll, Wolfgang
ErschienenVienna, November 2015
Umfang124 Seiten : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur, Univ., Dissertation, 2015
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Hydrogele / Temperatur-responsiv / Oberflächenplasmon / Optische Lichtleiterspektroskopie / Bandgap / Nanostrukturen / Nanohole Array / Molekular geprägte Polymere / Markierungsfreie Biosensoren
Schlagwörter (EN)Hydrogels / Thermo-responsive / Surface Plasmon / Optical Waveguide Spectroscopy / Bandgap / Nanostructures / Nanohole Arrays / Molecularly Imprinted Polymers / Label-Free Biosensors
Schlagwörter (GND)Metall / Oberflächenplasmon / Hydrogel / Nanostruktur / Biosensor
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-18724 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Hydrogel nanostructures for plasmonic and biosensor applications [6.15 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Plasmonik ist ein kürzlich entstandenes nanophotonisches Forschungsgebiet, welches auf den Einschluss von Lichtenergie in Subwellenlängen durch Kopplung mit Oberflächenplasmonen fokussiert ist. Hybride, responsive polymer-metallische Nanostrukturen repräsentieren eine Klasse von Materialien mit aktiv zu stimmenden plasmonischen Verhalten. Solche Eigenschaften ermöglichen neue Anwendungen der Plasmonik, welche z.B. die direkte oder optische Spektroskopie basierende Detektion von molekularen Analyten ausnützt oder in der Entwicklung von neuen miniaturisierten plasmonischen Komponenten. Diese Dissertation beschreibt die Anwendung von thermo-responsiven N-isopropylacrylamide (pNIPAAm)-basierenden Hydrogelen auf metallischen Nanostrukturen, welche Oberflächenplasmonen fördern. Die Arbeit zeigt Möglichkeiten, photovernetzbare pNIPAAm-Schichten mit einer Featuregröße von 100 nm zu strukturieren. Eine Technik zur in-situ-Beobachtung der Schwelleigenschaften basierend auf optischer waveguide mode-verstärkter Diffraktionsmessung wurde entwickelt. Eine Struktur, welche als stimmbarer plasmonischer Kristall arbeitet, wurde hergestellt und durch reversibles Schwellen und Kollabieren kann eine plasmonische Bandlücke geöffnet und geschlossen werden. Zusätzlich wurde pNIPAAm als Klebstoff in plasmonischen Strukturen verwendet, welcher als responsives Kissen zur Verankerung eines dünnen Metallfilms mit Nanoholearrays an einer Glasoberfläche dient. pNIPAAm wurde als Kleber verwendet, um einen Verbundfilm mit einer hohen Dichte an Nanopartikeln mit organischen Molekülen mit geringem Molekulargewicht zu prägen. Diese zeigt eine offene Architektur, durch die der Analyt L-Boc-Phenylalanin-Anilid (L-BFA) frei diffundieren und affinitätsgebunden werden kann. Der direkte Nachweis der Bindung in M-Konzentrationen wurde durch Lichtwellenleiter-Spektroskopie durchgeführt, da die Verbundfolie zur gleichen Zeit als kapazität-affine Bindematrix und optischer Wellenleiter dienen kann.

Zusammenfassung (Englisch)

Plasmonics is recently emerged nanophotonics research area that focuses at sub-wavelength confinement of light energy by its coupling to surface plasmons at surfaces of metals. Hybrid responsive polymer-metallic nanostructures represent an attractive class of materials with actively tunable plasmonic properties. Such characteristics may enable new applications of plasmonics in analytics that utilize direct or optical spectroscopy-based detection of molecular analytes as well as in development of novel miniaturized plasmonic components. This thesis describes novel implementations of thermo-responsive N-isopropylacrylamide (pNIPAAm) - based hydrogel to metallic nanostructures that support surface plasmons. It reports means of structuring a photo-crosslinkable pNIPAAm layer with features size as small as 100nm by nano-imprint lithography and laser interference lithography. A new technique for in situ observation of swelling characteristics was developed based on optical waveguide mode-enhanced diffraction measurements. A structure that acts as tunable plasmonic crystal was prepared and by its reversible swelling and collapsing a plasmonic bandgap can be open and closed. In addition, pNIPAAm was employed as "glue" in plasmonic structures to serve as a responsive cushion that tethers a thin metallic film with arrays of nanoholes to a solid glass surface to mediate the extraordinary transmission. pNIPAAm was used as glue to form a composite film with high density of nanoparticles imprinted with a low molecular weight organic molecule. The composite film exhibited highly open architecture through which the target analyte L-Boc-phenylalanine-anilide (L-BFA) can freely diffuse and become affinity capture. Direct detection of affinity binding at concentrations around M was carried by optical waveguide spectroscopy as the composite film can serve at the same time as large capacity affinity binding matrix and an optical waveguide.