Síntesis y caracterización de nanopartículas multimetálicas

• Autores: Vanesa Manzaneda Gonzalez
• Directores de la Tesis: Elena Junquera González (dir. tes.), Andrés Guerrero Martínez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 210
• Tribunal Calificador de la Tesis: Valentín García Baonza (presid.), Eduardo Guzman Solis (secret.), Ana Espinosa de los Monteros Royo (voc.), Jorge Pérez Juste (voc.), Silvia Barbosa Fernández (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Avanzada por la Universidad Complutense de Madrid
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Física
    • Química física
      • Química de coloides
    • Unidades y constantes
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    La nanociencia y la nanotecnología ofrecen un sinfín de aportes en el futuro de la humanidad, abriendo puertas hacia un panorama prometedor y transformador en diversas áreas de la vida. Estas disciplinas permiten manipular y controlar la materia a nivel atómico y molecular, lo que posibilita el diseño y la creación de materiales, estructuras y dispositivos con propiedades y funcionalidades sin precedentes. En este sentido, su continuo avance ha permitido el desarrollo de nuevos tipos de nanopartículas metálicas (NPs) constituidas por uno o más metales, con morfologías y tamaños bien definidos, las cuales han despertado un gran interés ya que ofrecen una combinación única de propiedades ópticas modulables (resonancias de plasmón de superficie localizado, LSPRs), que les confieren un gran potencial en diversas aplicaciones tecnológicas como sensores, catálisis, biomedicina, liberación de fármacos y optoelectrónica, entre otros.

    Esta Tesis Doctoral titulada "Síntesis y Caracterización de Nanopartículas Multimetálicas, trata de contribuir al desarrollo y avance de metodologías de síntesis de NPs con propiedades ópticas mejoradas y novedosas, ahondando en diferentes aspectos de este proceso. Los objetivos fueron: 1. Sintetizar nanovarillas núcleo-corteza bimetálicas de oro-plata (Au@AgNRs) para obtener una respuesta óptica mejorada. Para ello, se sintetizaron nanovarillas Au@AgNRs, a partir de nanovarillas de oro con recubrimiento de plata de diferentes espesores, investigando de forma experimental y teórica las LSPRs y la aparición de resonancias Fano.

    2. Desarrollar una metodología para la síntesis de heteroestructuras bimetálicas y nanocristales aleados. En este caso, se parte de Au@AgNRs las cuales fueron irradiadas con pulsos láser de femtosegundos (fs), obteniendo diversas morfologías y grados de aleación en función de la energía depositada en las NPs.

    3. Preparar aleaciones de nanocristales multimetálicos huecos desde sistemas anisotrópicos a isotrópicos. Como último objetivo, la complejidad composicional y morfológica de las NPs fue ampliada, excitando partículas de núcleo-corteza de oro- paladio-plata con pulsos láser de fs, induciendo la coalescencia y el crecimiento de las cavidades, así como la formación de nanoesferas aleadas de AuPdAg con una única cavidad.

    Para alcanzar estos objetivos, se empleó una aproximación multidisciplinar que aunó la síntesis y caracterización químico-física de las NPs multimetálicas.

    Se logró obtener Au@AgNRs mediante un método coloidal estándar, las cuales exhiben propiedades ópticas mejoradas. Estas propiedades están relacionadas con el índice de refracción del medio circundante, pudiendo modular y ajustar su respuesta óptica.

    Al combinar la química coloidal con la irradiación láser de pulsos ultrarrápidos, se ha desarrollado una metodología sintética que permite obtener NPs aleadas multimetálicas de manera precisa y controlada. La irradiación con láser ultrarrápida con diferentes fluencias de pulso demostró ser capaz de modificar la forma y el grado de aleación de las nanoestructuras.Asimismo, se lograron grandes avances en la preparación de nuevos nanomateriales multimetálicos de alta complejidad estructural. Se ha explorado la síntesis de NPs multimetálicas con estructuras huecas intrincadas y morfologías anisótropas, y una vez más, mediante la combinación de la química coloidal y la irradiación láser de pulsos ultracortos, se han obtenido nanoestructuras huecas aleadas. Esta aproximación tiene implicaciones significativas en aplicaciones nanotecnológicas, especialmente en los procesos químicos de catálisis.

  • English

    Nanotechnology and nanoscience are interconnected scientific fields that are constantly expanding and of great relevance in contemporary research. They focus on the study, manipulation, and understanding of matter at the nanoscale. Nanoscience essentially aims to provide in-depth knowledge of properties inherent at the nanoscale, while nanotechnology capitalizes on this knowledge to develop cutting-edge applications and technologies. Together, nanoscience and nanotechnology have captured the attention of the scientific community, offering a promising future and a potential impact in multiple areas of current socio-economic relevance, such as energy or sustainability. As detailed in Chapter 1, their continuous advance has led to the development of new types of metal nanoparticles (NPs), consisting of one or more metals, with well-defined morphologies and sizes, which have attracted great interest due to their unique optical properties that give them great potential in various technological applications such as sensors, catalysis, biomedicine, drug delivery and optoelectronics. These metallic structures exhibit distinct plasmonic properties because of their interaction with light, which depend primarily on their composition, size, and shape...