Fabricating ultrasensitive metal nano‐structures with langmuir-blodgett technique to improve plasmonic response of sers
- Autores: Mohammad Tahghighi Haji Alizadeh
- Directores de la Tesis: Jordi Ignés Mullol (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Maria Teresa Martin Romero (presid.), Sergi Hernández Márquez (secret.), Davide Janner (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Nanociencias por la Universidad de Barcelona
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
El procés d’autoassemblatge de nanopartícules és una estratègia versàtil i coherent per al desenvolupament de materials nanoestructurats funcionals, que ofereix mètodes de baix cost i escalables que es poden ajustar per a diferents aplicacions específiques. Les nanopartícules funcionalitzades es podrien estendre a la interfície de líquid / gas mitjançant un fenomen d’autoassemblatge. En aquest treball, demostrem una via per a la fabricació de xarxes quasi bidimensionals adaptables de nanopartícules d’or amb diverses mides i formes de nucli (5, 10, 20, 30, 40 nm i nano-eriçó) que s’utilitzaran per a la detecció de biomolècules en dispersió Raman de superfície millorada (SERS).
En estendre nanopartícules d’or a la interfície aigua / aire en aquesta investigació, hem utilitzat la tècnica Langmuir-Blodgett com una manera de fer un assemblatge de nanoestructures en pel·lícules ultrafines amb una estructura espacial i de capes controlades, que tenen moltes aplicacions tecnològiques potencials en diverses branques de la ciència, com ara substrats SERS. Les monocapes de partícules d'or es transfereixen, a una densitat lateral determinada, sobre substrats de vidre o sílice mitjançant la tècnica LB. Una vegada que les nanopartícules d'or s’han adherit fermament al substrat, vam utilitzar un mètode d’electrodeposició d’or sense electròlisi per fer créixer les nanopartícules, ajustant així la resposta plasmònica i la millora del SERS. En comparació amb la deposició directa, la deposició química o els mètodes litogràfics, el nostre protocol permet obtenir resultats consistents i una cobertura molt més gran de nanopartícules d’or gràcies al control actiu de la pressió superficial de la monocapa estesa sobre la interfície aigua/aire.
Els substrats preparats es van analitzar amb diferents tècniques com l'espectroscòpia UV / VIS, microscòpia SEM i TEM. Hem demostrat que, per a una mida de partícula determinada, la millora per a la detecció SERS d’un analit referent, 4-MBA, es pot ajustar controlant la densitat d’empaquetament de les nanopartícules a la interfície aigua / aire ajustant la pressió superficial mitjançant la balança de pel·lícules de Langmuir. L’altre factor que afecta els senyals SERS és el gruix de la capa d’or dipositada posteriorment mitjançant una tècnica no-electrolítica.
Després de trobar els paràmetres òptims de pressió superficial i temps d’electrodeposició per a nanopartícules d’or de 10 nm, vam entrar a la segona fase de l’estudi per descobrir l’efecte de la mida de les nanopartícules d’or en el nostre sistema. Tot i que les dades SERS de nanopartícules de diferent mida no van indicar que les partícules més grans donessin millors senyals SERS, les nanopartícules d'or en forma d’eriçó han mostrat senyals més intensos en comparació amb les nanopartícules esfèriques. En les mateixes condicions de preparació, vam obtenir un millor resultat mitjançant l’ús de nanopartícules de forma d’eriçó.
Per tal de provar l’eficiència del nostre substrat per detectar més substàncies, en el darrer pas d’aquesta investigació vam investigar i realitzar proves emprant Thiram i Carbaryl com a molècules contaminants de l’aigua que s’utilitzen àmpliament com a compostos pesticides. Hem realitzat diverses mesures de SERS amb substrats diferents i hem estudiat l’efecte de a) la forma de les nanopartícules d’or, b) el temps de contacte entre el substrat i la solució contaminant, c) la funcionalització del substrat amb grups tiol i d) l’efecte de la concentració de solució contaminant en els senyals SERS. Finalment, informem del límit de detecció d’aquests contaminants amb els nostres substrats nanoestructurats.
