Фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур ZnO, вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si методом MOCVD
Zinc oxide nanostructures (NS) were grown on thin discontinuous films of noble metals of silver and gold in order to study their structure, optical properties as well as photocatalytic and antiviral activity. The paper presents the results of X-ray diffraction study, scanning electron microscopy stu...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/662 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543945109012480 |
|---|---|
| author | Karpyna, V. A. Myroniuk, L. A. Myroniuk, D. V. Bugaiova, M. E. Petrosian, L. I. Bykov, O. I. Olifan, O. I. Strelchuk, V. V. Kolomys, O. F. Romanyuk, V. R. Naumenko, K. S. Artiukh, L. O. Povnitsa, O. Y. Zahorodnia, S. D. Ievtushenko, A. I. |
| author_facet | Karpyna, V. A. Myroniuk, L. A. Myroniuk, D. V. Bugaiova, M. E. Petrosian, L. I. Bykov, O. I. Olifan, O. I. Strelchuk, V. V. Kolomys, O. F. Romanyuk, V. R. Naumenko, K. S. Artiukh, L. O. Povnitsa, O. Y. Zahorodnia, S. D. Ievtushenko, A. I. |
| author_sort | Karpyna, V. A. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-04-08T09:38:50Z |
| description | Zinc oxide nanostructures (NS) were grown on thin discontinuous films of noble metals of silver and gold in order to study their structure, optical properties as well as photocatalytic and antiviral activity. The paper presents the results of X-ray diffraction study, scanning electron microscopy study, photoluminescence and Raman measurements. X-ray diffraction experiments demonstrate similar patterns for all grown ZnO nanostructures. The SEM images of ZnO NS grown on Ag/Si and Au/Si wafers demonstrate more dense surface microstructure compared to ZnO NS grown on bare Si wafers. The most intensive ultraviolet and deep level emissions are observed for ZnO NS grown on Ag/Si wafers. Increase in thicknesses of Ag island film from 5 nm to 10 nm gives significant increase in intensity of ultraviolet and deep level emissions. Photocatalysis of grown ZnO nanostructures was studied by methyl orange dye degradation. Superior photocatalytic results are demonstrated by ZnO nanostructures grown on Ag/Si wafers, for which constants of dye degradation were twice higher than for ZnO nanostructures grown on Si and Au/Si substrates. The photocatalytic results correlates with photoluminescence spectra: more intensive photoluminescence in ultraviolet and visible ranges of optical spectrum leads to better photocatalytic performance. The cytotoxic effect of ZnO nanostructures was studied without photoactivation by the help of cell cultures MDCK and Hep-2 while the virucidal effect of ZnO nanostructures was studied by the help of Influenza A virus (H1N1) (strain FM / 1/47) and human adenovirus serotype 2 (HAdV2). ZnO nanostructures in a 1:10 dilution were not toxic to Hep-2 and MDCK cells. Most of the tested ZnO nanostructures exhibited no virucidal activity against human adenovirus serotype 2 (HAdV2) and influenza A virus (H1N1) (strain FM / 1/47) in the absence of photoexcitation. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:49Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-662 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:30Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6622024-04-08T09:38:50Z Photocatalysis and optical properties of ZnO nanostructures grown by MOCVD on Si, Au/Si and Ag/Si wafers Фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур ZnO, вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si методом MOCVD Karpyna, V. A. Myroniuk, L. A. Myroniuk, D. V. Bugaiova, M. E. Petrosian, L. I. Bykov, O. I. Olifan, O. I. Strelchuk, V. V. Kolomys, O. F. Romanyuk, V. R. Naumenko, K. S. Artiukh, L. O. Povnitsa, O. Y. Zahorodnia, S. D. Ievtushenko, A. I. ZnO nanostructures photoluminescence Raman scattering photocatalysis cytotoxicity virucidal activity наноструктури фотолюмінесценція комбінаційне розсіювання фотокаталіз цитотоксичність віруліцидна активність Zinc oxide nanostructures (NS) were grown on thin discontinuous films of noble metals of silver and gold in order to study their structure, optical properties as well as photocatalytic and antiviral activity. The paper presents the results of X-ray diffraction study, scanning electron microscopy study, photoluminescence and Raman measurements. X-ray diffraction experiments demonstrate similar patterns for all grown ZnO nanostructures. The SEM images of ZnO NS grown on Ag/Si and Au/Si wafers demonstrate more dense surface microstructure compared to ZnO NS grown on bare Si wafers. The most intensive ultraviolet and deep level emissions are observed for ZnO NS grown on Ag/Si wafers. Increase in thicknesses of Ag island film from 5 nm to 10 nm gives significant increase in intensity of ultraviolet and deep level emissions. Photocatalysis of grown ZnO nanostructures was studied by methyl orange dye degradation. Superior photocatalytic results are demonstrated by ZnO nanostructures grown on Ag/Si wafers, for which constants of dye degradation were twice higher than for ZnO nanostructures grown on Si and Au/Si substrates. The photocatalytic results correlates with photoluminescence spectra: more intensive photoluminescence in ultraviolet and visible ranges of optical spectrum leads to better photocatalytic performance. The cytotoxic effect of ZnO nanostructures was studied without photoactivation by the help of cell cultures MDCK and Hep-2 while the virucidal effect of ZnO nanostructures was studied by the help of Influenza A virus (H1N1) (strain FM / 1/47) and human adenovirus serotype 2 (HAdV2). ZnO nanostructures in a 1:10 dilution were not toxic to Hep-2 and MDCK cells. Most of the tested ZnO nanostructures exhibited no virucidal activity against human adenovirus serotype 2 (HAdV2) and influenza A virus (H1N1) (strain FM / 1/47) in the absence of photoexcitation. Наноструктури (НС) оксиду цинку вирощено на тонких острівцевих плівках благородних металів срібла та золота з метою вивчення їхньої фотокаталітичної активності. Рентгенограми показують, що НС на поверхні Si, Au/Si та Ag/Si підкладках не є текстурованими і складаються із кристалітів з різною оріентацією. Зображення СEM свідчать про те, що наноструктури ZnO демонструють розвинену 3D морфологію з агломерованими мікрочастинками ZnO. Методами рентгенівського дифракційного аналізу та СEM встановили, що мікроструктура вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si наноструктур ZnO практично ідентична, але вимірювання комбінаційного розсіювання світла демонструють значну різницю між НС ZnO/Ag/Si та НС ZnO/Au/Si. Збільшення інтенсивності фононної моди A1(LO) для НС ZnO/Ag/Si порівняно з НС ZnO/Si та ZnO/Au/Si свідчить про збільшення розупорядкованості кристалічної структури. Виявлено, що фотокаталітична активність зразків ZnO/Ag/Si вдвічі вища, ніж для зразків ZnO/Au/Si та ZnO/Si. Показано, що фотолюмінесценція НС ZnO, вирощених на пластинах Ag/Si, була підсиленою як в УФ, так і у видимому діапазонах оптичного спектра. Таким чином, наявність тонкої плівки Ag на підкладці Si забезпечує більш ефективний спосіб перенесення заряду від напівпровідника ZnO до молекул барвника МО, що може бути зумовлено збудженням поверхневих плазмонних коливань у острівцевій металевій плівці або дифузією срібла в НС ZnO. Встановлено, що НС ZnO у розведенні 1:10 не були токсичними для клітин Hep-2 та MDCK. Досліджувані НС ZnO без фотоактивації не проявляли віруліцидної активності проти аденовірусу людини серотипу 2 (HAdV2) і вірусу грипу А (H1N1) штаму A/FM/1/47, про що свідчить невелике зниження або підвищення титру вірусу в присутності наноструктур. У майбутньому перспективним є дослідити вплив наноструктур ZnO на інфекційні титри вірусів при фотоактивації. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-02-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/662 10.15407/hftp14.01.083 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 14 No. 1 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 83-92 Химия, физика и технология поверхности; Том 14 № 1 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 83-92 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 14 № 1 (2023): Хімія, фізика та технологія поверхні; 83-92 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp14.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/662/732 Copyright (c) 2023 V. A. Karpyna, L. A. Myroniuk, D. V. Myroniuk, M. E. Bugaiova, L. I. Petrosian, O. I. Bykov, O. I. Olifan, V. V. Strelchuk, O. F. Kolomys, V. R. Romanyuk, K. S. Naumenko, L. O. Artiukh, O. Y. Povnitsa, S. D. Zahorodnia, A. I. Ievtushenko |
| spellingShingle | наноструктури фотолюмінесценція комбінаційне розсіювання фотокаталіз цитотоксичність віруліцидна активність Karpyna, V. A. Myroniuk, L. A. Myroniuk, D. V. Bugaiova, M. E. Petrosian, L. I. Bykov, O. I. Olifan, O. I. Strelchuk, V. V. Kolomys, O. F. Romanyuk, V. R. Naumenko, K. S. Artiukh, L. O. Povnitsa, O. Y. Zahorodnia, S. D. Ievtushenko, A. I. Фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур ZnO, вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si методом MOCVD |
| title | Фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур ZnO, вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si методом MOCVD |
| title_alt | Photocatalysis and optical properties of ZnO nanostructures grown by MOCVD on Si, Au/Si and Ag/Si wafers |
| title_full | Фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур ZnO, вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si методом MOCVD |
| title_fullStr | Фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур ZnO, вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si методом MOCVD |
| title_full_unstemmed | Фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур ZnO, вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si методом MOCVD |
| title_short | Фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур ZnO, вирощених на пластинах Si, Au/Si та Ag/Si методом MOCVD |
| title_sort | фотокаталіз та оптичні властивості наноструктур zno, вирощених на пластинах si, au/si та ag/si методом mocvd |
| topic | наноструктури фотолюмінесценція комбінаційне розсіювання фотокаталіз цитотоксичність віруліцидна активність |
| topic_facet | ZnO nanostructures photoluminescence Raman scattering photocatalysis cytotoxicity virucidal activity наноструктури фотолюмінесценція комбінаційне розсіювання фотокаталіз цитотоксичність віруліцидна активність |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/662 |
| work_keys_str_mv | AT karpynava photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT myroniukla photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT myroniukdv photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT bugaiovame photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT petrosianli photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT bykovoi photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT olifanoi photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT strelchukvv photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT kolomysof photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT romanyukvr photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT naumenkoks photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT artiukhlo photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT povnitsaoy photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT zahorodniasd photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT ievtushenkoai photocatalysisandopticalpropertiesofznonanostructuresgrownbymocvdonsiausiandagsiwafers AT karpynava fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT myroniukla fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT myroniukdv fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT bugaiovame fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT petrosianli fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT bykovoi fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT olifanoi fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT strelchukvv fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT kolomysof fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT romanyukvr fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT naumenkoks fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT artiukhlo fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT povnitsaoy fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT zahorodniasd fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd AT ievtushenkoai fotokatalíztaoptičnívlastivostínanostrukturznoviroŝenihnaplastinahsiausitaagsimetodommocvd |