Nanostrukturēti vairākslāņu hibrīdie pārklājumi interferometrisko un optoelektronisko sensoru veidošanai

Nanostructured multilayer hybrid coatings for interferometric and optoelectronic sensors

LZP-2020/1-0200 Fundamentālo un lietišķo pētījumu projekts (FLPP)

Kopsavilkums

FLPP logo

Projektā tiek izstrādātas tehnoloģijas jaunu portatīvu sensoru radīšanai pielietojumiem vides, bioloģisko un industriālo procesu monitoringam.

Galvenie izaicinājumi ir mazu izmaksu sensoru aktīvo elementu izveide, kas nodrošinātu pietiekamu jutību un selektivitāti, kā arī vienkāršu nolases procedūru, kas neprasa dārgu aparatūru. Kā iespējamais risinājums tiek piedāvāts aktīvās virsmas izgatavošanai izmantot pašorganizējošus procesus, piemēram, poru sakārtošanos anodētā alumīnija oksīdā. Tradicionālās spektroskopijas nolases iekārtas paredzēts aizstāt ar interferences attēlu uzņemšanu, kam pietiekamas būtu plaša patēriņa klases fotokameras, tādas kā mobilajos telefonos.

Projektā iegūtie dati, programmatūra un rezultāti tiek uzkrāti un publicēti atvērtas pieejas repozitorijos un starptautiski atzītos zinātniskajos žurnālos. Tos varēs izmantot visi interesenti, uzņēmēji, mācību, pētniecības iestādes. Projekta izstrādē iesaistīti bakalaura, maģistra un doktorantūras programmu studenti, fizikas, ķīmijas, bioloģijas un informācijas tehnoloģiju nozarēs.

Alumīnija virsmas pārklājums ar nanodaļiņām, tumšā lauka mikroskopa attēls.

Attēls:Alumīnija virsma ar optiskā sensora aktīvo pārklājumu, mikroskopa attēls aptuveni 100 reižu palielinājumā.

Publikācijas

  1. U. Malinovskis, A. Dutovs, R. Poplausks, D. Jevdokimovs, O. Graniel, M. Bechelany, I. Muiznieks, D. Erts, J. Prikulis, (2021). Visible Photoluminescence of Variable-Length Zinc Oxide Nanorods Embedded in Porous Anodic Alumina Template for Biosensor Applications. Coatings, 11, 756. https://doi.org/10.3390/coatings11070756
  2. U. Malinovskis, R. Popļausks, A. Jurkevičiūtė, A. Dutovs, K. Berzins, V. Perkanuks, W. Simka, I. Muiznieks, D. Erts, J. Prikulis, (2022). Optimization of Colloidal Gold Nanoparticles on Porous Anodic Aluminum Oxide Substrates for Refractometric Sensing. ACS Omega, 7, 40324-32. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c05305
  3. A. Jurkevičiūtė, P. Dolmantas, A. Vasiliauskas, A. Tamulevičienė, Š. Meškinis, R. Popļausks, J. Prikulis, S. Tamulevičius, T. Tamulevičius (2023). “Magnetron sputtering process for deposition of multilayered thin diamond-like carbon films with silver nanoparticles for anti-reflective coatings and refractometric sensing.” Mater. Chem. Phys. 309: 128425, https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128425.
  4. A. Dutovs, R. Popļausks, O. Putāns, V. Perkaņuks, A. Jurkevičiūtė, T. Tamulevičius, U. Maļinovskis, I. Olyshevets, D. Erts, J. Prikulis (2024). “In situ optical sub-wavelength thickness control of porous anodic aluminum oxide.” Beilstein J. Nanotechnol. 15: 126-133, https://doi.org/10.3762/bjnano.15.12.
  5. A. Dutovs, A. Reķe, U. Maļinovskis, R. Popļausks, D. Erts, J. Prikulis (2024). “Lensless localized surface plasmon resonance sensor using porous anodic alumina based nanostructured metal-insulator-metal multilayers.” META 14: 1423-1424, https://metaconferences.org/META24/index.php/META/proceeding.
  6. U. Maļinovskis, A. Reķe, R. Popļausks, A. Dutovs, O. Putāns, I. Olyshevets, D. Erts, I. Muižnieks, J. Prikulis (2024). “Au film - porous anodic aluminum oxide - Al hybrid nanomaterial-based optical biosensor for detection of the VEGFA protein.” META 14: 1338-1339, https://metaconferences.org/META24/index.php/META/proceeding.
  7. V. Liustrovaitė, V. Ratautaite, A. Ramanavičienė, I. Plikusienė, U. Maļinovskis, D. Erts, J. Sarvutienė, A. Ramanavičius (2024). “Electrochemical sensor for vascular endothelial growth factor based on self-assembling DNA aptamer structure.” Sci. Total Environ. 955: 177151, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.177151.

Konferences

  1. A. Dutovs, U. Maļinovskis, J. Prikulis, R. Popļausks, A. Tamulevičienė, D. Erts Grafēna slāņa ietekme uz hibrīda Al/PAAO/NP materiāla lokalizēto virsmas plazmonu rezonansi (Impact of graphene layer on hybrid Al/PAAO/NP material local surface plasmon resonance) Latvijas Universitātes 79. starptautiskās zinātniskā konference Nanoelektronika, nanotehnoloģijas un radiācijas procesi 2021. gada 5. februārī , Zoom platformā
  2. A. Dutovs, R. Poplausks, A. Felsharuk, D. Erts, J. Prikulis Impact of Graphene Transferred onto Au Nanoparticles Deposited on Porous Alumina Template Advanced Materials and Technologies 2021: 23rd International Conference-School, 23-27 August, 2021, Palanga, Lithuania
  3. U. Malinovskis, A. Dutovs, R. Poplausks, M. Bechelany, D. Erts, J. Prikulis Photoluminescence of Variable-Length Zinc Oxide Nanorods Embedded in Porous Anodic Aluminum Oxide Matrix Advanced Materials and Technologies 2021: 23rd International Conference-School, 23-27 August, 2021, Palanga, Lithuania
  4. A. Dutovs, U. Malinovskis, R. Poplausks, M. Bechelany, D. Erts, J. Prikulis Optical Characterization of Hybrid ZnO-Nanoporous Alumina Substrates 2021 IEEE 11th International Conference “Nanomaterials: Applications & Properties” (NAP-2021) Odesa, Ukraine, September 5-11, 2021
  5. A. Dutovs, I. Oliseveca, R. Poplausks, U. Malinovskis, M. T. Giardi, D. Erts, J. Prikulis Self-assembled gold nanoparticle arrays for antigen based biosensors 80th International Scientific Conference of the University of Latvia. Nanotechnologies and Radiation Processes : Online meeting. Riga, 3-4 February 2022
  6. V. Perkaņuks, A. Dutovs, R. Poplausks, U. Malinovskis, J. Prikulis Automated dataset acquisition for nanoporous anodic alumina sensor substrate production monitoring and performance evaluation 80th International Scientific Conference of the University of Latvia. Nanotechnologies and Radiation Processes : Online meeting. Riga, 3-4 February 2022
  7. J. Prikulis Self-organized nanostructured metal and metal oxide containing multilayers for optical sensing Joint International Conference Functional Materials and Nanotechnologies and Nanotechnology and Innovation in the Baltic Sea Region FM & NT - NIBS 2022 Riga, Latvia July 3 - July 6, 2022
  8. A. Dutovs, V. Perkanuks, I. Oliševeca, A. Jurkevičiūtė, R. Poplausks, D. Erts, J. Prikulis In-situ optical control of nanoporous alumina layer thickness Joint International Conference Functional Materials and Nanotechnologies and Nanotechnology and Innovation in the Baltic Sea Region FM&NT - NIBS 2022 Riga, Latvia July 3 - July 6, 2022
  9. A. Dutovs, V. Perkaņuks, I. Olyshevets, R. Popļausks, D. Erts, J. Prikulis, Non-damaging Optical Determination of Nanoporous Alumina Layer Thickness during Anodization Process, Advanced Materials and Technologies 2022: 24th International Conference-School, Palanga, Lithuania, August 22-26, 2022.
  10. U. Maļinovskis, R. Popļausks, A. Dutovs, K. Bērziņš, V. Perkaņuks, D. Erts, J. Prikulis, Refractometric Sensing of Variable Size Noble Metal Nanoparticles on Porous Anodic Aluminum Oxide, Advanced Materials and Technologies 2022: 24th International Conference-School, Palanga, Lithuania, August 22-26, 2022.
  11. J. Prikulis, U. Maļinovskis, R. Popļausks, A. Dutovs, D. Erts, PAAO Based Hybrid Multilayers for Colorimetric and Interferometric Optical Sensing, 3rd International Conference Baltic Biophysics Conference, Vilnius, Lithuania, October 6, 2022.
  12. O. Putāns, A. Reķe, U. Maļinovskis, A. Dutovs, R. Popļausks, I. Olyshevets, D. Erts, J. Prikulis, Automated Spectrogram Acquisition with Auxiliary Measurements for Characterization of Optical Sensor Substrates, Nanotechnology and Nanoscience, 81st International Scientific Conference of the University of Latvia, Riga, Latvia, April 5, 2023.
  13. A. Reķe, U. Maļinovskis, O. Putāns, Y. Putii, S. Moroz, A. Dutovs, R. Popļausks, I. Olyshevets, I. Muižnieks, D. Erts, J. Prikulis, Fabrication, modification, and characterization of Al/PAAO/Au LSPR substrates for optical sensing of vascular endothelial growth factor-A, Deep Tech Atelier : Nordic Optics & Photonics Days : Quantum, Optical Fiber, Sensors, Imaging, Riga, Latvia, April 19, 2023.
  14. U. Maļinovskis, A. Reķe, R. Popļausks, A. Dutovs, O. Putāns, I. Olyshevets, D. Erts, I. Muižnieks, J. Prikulis, Self-assembled aluminum/porous anodic aluminum oxide/Au nanomaterials as LSPR substrates for detection of vascular endothelial growth factor A, 10th International Conference on Surface Plasmon Photonics (SPP10), Houston, Texas, USA, May 21-26, 2023.
  15. U. Maļinovskis, R. Popļausks, A. Jurkevičiūtė, A. Dutovs, D. Erts, J. Prikulis, Evaluation of High-Density Arrays of Au Nanoparticles on Porous Anodic Aluminum Oxide for Refractometric Sensing, 10th International Conference on Surface Plasmon Photonics (SPP10), Houston, Texas, USA, May 21-26, 2023.
  16. A. Dutovs, A. Reķe, U. Maļinovskis, R. Popļausks, D. Erts, J. Prikulis, Lensless localized surface plasmon resonance sensor using porous anodic alumina based nanostructured metal-insulator-metal multilayers, 14th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META 2024), Toyama, Japan, July 16-19, 2024.
  17. U. Maļinovskis, A. Reķe, R. Popļausks, A. Dutovs, O. Putāns, I. Olyshevets, D. Erts, I. Muižnieks, J. Prikulis, Au film - porous anodic aluminum oxide - Al hybrid nanomaterial-based optical biosensor for detection of the VEGFA protein, 14th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics (META 2024), Toyama, Japan, July 16-19, 2024.
  18. A. Dutovs, A. Jurkevičiūtė, V. Perkaņuks, I. Olyshevets, R. Popļausks, D. Erts, J. Prikulis, In-situ Reflectometry For Control Of Nanoporous Alumina Layer Thickness, IEEE 14th International Conference “Nanomaterials: Applications & Properties” (IEEE NAP-2024), Riga, Latvia, Sept. 8-13, 2024.
  19. U. Maļinovskis, R. Popļausks, A. Dutovs, D. Erts, J. Prikulis, Porous Anodic Aluminum Oxide - Metal Nanostructure Multilayers for Optical Sensing, IEEE 14th International Conference “Nanomaterials: Applications & Properties” (IEEE NAP-2024), Riga, Latvia, Sept. 8-13, 2024.
  20. A. Dutovs, R. Popļausks, U. Maļinovskis, D. Erts, J. Prikulis, Self-assembled plasmonic gold nanoparticle arrays on hybrid Al/PAAO nanostructures for formaldehyde sensing in wastewater, Conference on Research and Innovations in Science and Technology of Materials (SNAIA - CRISTMAS 2024), Paris, France, Dec. 10-13, 2024.
  21. J. Prikulis, U. Maļinovskis, R. Popļausks, A. Dutovs, D. Erts, Nanoporous anodic aluminum oxide - gold plasmonic substrates for the optical detection of protein biomarkers, Conference on Research and Innovations in Science and Technology of Materials (SNAIA - CRISTMAS 2024), Paris, France, Dec. 10-13, 2024.

Datu kopas

  1. Anodization kinetics DOI March 4, 2021
  2. Layers in situ 22-23 sept 2021 DOI October 6, 2021
  3. Anodization of aluminium - optical measurments DOI November 25, 2021
  4. Bulk refractive index sensitivity (BRIS) benchmarking DOI December 17, 2021
  5. Refractive index sensitivity of scattering by Al-PAAO-Au film substrates DOI November 25, 2022

Atvērtā koda repozitoriji

https://github.com/LZP-2020-1-0200
https://github.com/AleksandrsDutovs/Hybrid-materials-codes

Sociālie tīkli

ResearchGate

Notikumi

  1. 11.03.2021. dalība LU ASI Zinātniskajā seminārā. Dr. Juris Prikulis "Poraina anodētā alumīnija oksīda izmantošana nanostrukturētu vairākslāņu optisko pārklājumu veidošanai"
  2. 16.06.2021. Maģistra darba aizstāvēšana. A Dutovs "Nanoporainu anodēta alumīnija oksīdu saturošu vairākslāņu optisko pārklājumu sintēze un raksturošana" DSpace
  3. 24.06.2021. Publicēts brīvpieejas (open access) raksts žurnālā MDPI Coatings 2021, 11(7), 756
  4. 23.09.2021. Vai viegli noķert nanodaļiņu?, Zināšanu agora, LU Jauno inovāciju un tehnoloģiju diena 2021. YouTube

    Agora dalibnieki

  5. 19.10.2021. Laboratorijas darbs par nanodaļiņu masīvu veidošanu, izmantojot metodi ar poraina anodētā alumīnija oksīda pārklāšanu koloidālā suspensijā, kas attīstīta un pilnveidota projekta ietvaros, pirmo reizi izmantota bakalaura studiju programmas kursā Ķīmi3034 : Nanoķīmija.

    parauga sagatavoāana

    Attēls:Paraugs koloidālā suspensijā.

  6. 13.06.2022. Bakalaura darba aizstāvēšana. V. Perkaņuks "Porainā anodētā alumīnija oksīda optisko sensoru substrātu izgatavošanas procesu digitalizācija" ORTUS saite
  7. 30.09.2022. Projekta stendu demonstrē „Zinātnieku nakts 2022” pasākumā LU Dabas mājā.
    Zinātnieku nakts 2022
  8. 28.10.2022. Publicēts brīvpieejas (open access) raksts žurnālā ACS Omega 2022, 7, 44, 40324-40332
  9. 09.09.2023 Publicēts raksts žurnālā Materials Chemistry and Physics 2023, 309, 128425.
  10. 29.09.2023. Projekta stendu demonstrē „Zinātnieku nakts 2023” pasākumā LU Dabas mājā.
    Zinātnieku nakts 2023
  11. & Publicēts brīvpieejas (open access) raksts žurnālā Beilstein J. Nanotechnol. 2024, 15, 126-133

    Beilstein J. Nanotechnol. 2024, 15, 126-133

  12. 05.03.2024. Iesniegts patenta pieteikums LR Patentu valdē