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Surface Enhanced Infrared Absorption on Au Nanoparticle Films for Optical Biosensing

Enders, Dominik

German Title: Oberflächenverstärkte Infrarotabsorption auf Au-Nanopartikelfilmen für die optische Biosensorik

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Abstract

This work is focussed on the investigation of surface enhanced infrared ab- sorption (SEIRA) of adsorbates on wet chemically prepared Au nanoparticle (AuNP) films. Optical properties of AuNP films were investigated with VIS spectroscopy; it was shown, that it is possible to describe these properties with effective media theories. The SEIRA activity was analysed by FTIR spectroscopy of adsorbates on AuNP films and comparison of the spectra with other FTIR spectra of the same adsorbate on a smooth SEIRA inactive Au film. A SEIRA factor of 26 was found for a film of discrete spherical AuNP, while in case of grown AuNP films a SEIRA enhancement of up to three or- ders of magnitude was achieved. The AuNP film morphology was characterized with scanning force microscopy and scanning electron microscopy. SEIRA ac- tive AuNP films were used as optical sensors for the ex-situ measurement of specific antibody-antigen coupling and the in-situ measurement of adsorbates (octadecanethiol, DNA) during the adsorption process.

Translation of abstract (German)

Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der oberflächenverstärkten In- frarotabsorption (SEIRA) von Adsorbaten auf nasschemisch hergestellten Au- Nanopartikel(AuNP)filmen. Die optischen Eigenschaften von AuNP-Filmen wurden mit VIS-Spektroskopie untersucht; es wurde gezeigt, das sich diese Eigenschaften durch Effektiv-Medien-Theorien beschreiben lassen. Die SEIRA- Aktivität wurde mit FTIR-Spektroskopie von Adsorbaten auf AuNP-Filmen untersucht. Ein Vergleich der Spektren mit denen vom gleichen Adsorbat auf einem glatten SEIRA-inaktiven Au-Film ergab SEIRA-Faktoren von 26 im Falle von einzelnen kugelförmigen AuNP, bis hin zu drei Größenordnun- gen im Falle von gewachsenen AuNP-Filmen. Die Morphologie der AuNP- Filme wurde mit Rasterkraftmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie un- tersucht. Ferner wurden SEIRA-aktive AuNP-Filme als optische Sensoren für die Ex-situ-Messung von spezifischer Antikörper/Antigen-Kopplung sowie für die In-situ-Messung von Adsorbaten (Octadecanthiol, DNA) während des Ad- sorptionsprozesses eingesetzt.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Pucci, Prof. Dr. Annemarie
Date of thesis defense: 14 December 2005
Date Deposited: 20 Jan 2006 09:54
Date: 2005
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Oberflächenverstärkte Infrarotabsorption, Nanopartikel, Infrarotspektroskopie, DNS, Antikörper, Antigen-Antikörper-Reaktion
Uncontrolled Keywords: Gold , Biosensorik , AdsorbateSurface enhanced infrared absorption , Au nanoparticles , biosensing , antigen-antibody-coupling , DNA
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