Construção e caracterização de sensores SPR: influência da camada metálica e do substrato dielétrico.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/9357 |
Resumo: | Sensores baseados na ressonância de plasmons de superfície (SPR) foram construídos, explorando diferentes materiais para compor o arranjo multicamadas do tipo substrato/metal/amostra. A de nição do arranjo multicamadas de um sensor SPR é fundamental pois determina as condições para a construção do sensor, de nindo os blocos funcionais que o compõem além de ser responsável pela transdução da interação molecular. O arranjo multicamadas determina o ângulo de incidência e o comprimento de onda da luz utilizada para excitação dos plasmons na interface entre o metal e substância em análise (amostra). Averiguou-se a qualidade da excitação dos plasmons de superfície em lmes nos metálicos, variando os materiais dos pares substrato/metal do arranjo multicamadas com estrutra de Kretschmann. A caracterização da resposta do sensor foi realizada usando o prisma óptico PPBIO, por sua estrutura trapezoidal que facilita a instrumentação ao evitar o uso de partes móveis e/ou rotacionais. Prismas com os polímeros PC, PMMA, TOPAS e com o vidro BK7 foram manufaturados. Os metais ouro (Au), prata (Ag), cobre (Cu) e alumínio (Al) foram depositados nas superfícies de cada um dos prismas. Aspectos sobre a confecção dos prismas, deposição da camada metálica, montagem dos componentes e do software para processamento da resposta do sensor foram apresentados. Experimentos com ligações reversíveis e irreversíveis no modo de interrogação angular e no modo de interrogação de comprimento de onda foram realizados. Os resultados mostram que o arranjo composto do par PC/Al não exibe boa resposta. Os arranjos com Ag e Cu formam facilmente camadas de oxidação. A adsorção de proteína é mais acentuada em lmes de Au, moderada em lmes de Ag e fraca/inexistente em lmes de Cu e Al. Os resultados obtidos atestam a viabilidade da excitação dos plasmons de superfície em sensores SPR a base do PPBIO, com limite de detecção de índice de refração na ordem de 1 106 RIU. |
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Construção e caracterização de sensores SPR: influência da camada metálica e do substrato dielétrico.Construction and characterization of SPR sensors: influence of metallic layer and dielectric substrate.Ressonância de Plasmon de SuperfícieSensores ÓpticosBiossensoresBiochipSensor SPRCamada MetálicaSubstrato DielétricoSurface Plasmon ResonanceOptical SensorsBiosensorsSPR SensorMetallic LayerDielectric SubstrateEngenharia ElétricaSensores baseados na ressonância de plasmons de superfície (SPR) foram construídos, explorando diferentes materiais para compor o arranjo multicamadas do tipo substrato/metal/amostra. A de nição do arranjo multicamadas de um sensor SPR é fundamental pois determina as condições para a construção do sensor, de nindo os blocos funcionais que o compõem além de ser responsável pela transdução da interação molecular. O arranjo multicamadas determina o ângulo de incidência e o comprimento de onda da luz utilizada para excitação dos plasmons na interface entre o metal e substância em análise (amostra). Averiguou-se a qualidade da excitação dos plasmons de superfície em lmes nos metálicos, variando os materiais dos pares substrato/metal do arranjo multicamadas com estrutra de Kretschmann. A caracterização da resposta do sensor foi realizada usando o prisma óptico PPBIO, por sua estrutura trapezoidal que facilita a instrumentação ao evitar o uso de partes móveis e/ou rotacionais. Prismas com os polímeros PC, PMMA, TOPAS e com o vidro BK7 foram manufaturados. Os metais ouro (Au), prata (Ag), cobre (Cu) e alumínio (Al) foram depositados nas superfícies de cada um dos prismas. Aspectos sobre a confecção dos prismas, deposição da camada metálica, montagem dos componentes e do software para processamento da resposta do sensor foram apresentados. Experimentos com ligações reversíveis e irreversíveis no modo de interrogação angular e no modo de interrogação de comprimento de onda foram realizados. Os resultados mostram que o arranjo composto do par PC/Al não exibe boa resposta. Os arranjos com Ag e Cu formam facilmente camadas de oxidação. A adsorção de proteína é mais acentuada em lmes de Au, moderada em lmes de Ag e fraca/inexistente em lmes de Cu e Al. Os resultados obtidos atestam a viabilidade da excitação dos plasmons de superfície em sensores SPR a base do PPBIO, com limite de detecção de índice de refração na ordem de 1 106 RIU.A sensor based on surface plasmon resonance (SPR) was developed, exploring di erent materials to built the substrate/metal/sample multilayer arrangement type. The multilayer arrangement de nition of a SPR sensor is crucial because it determines the conditions for sensor construction by setting its functional blocks, besides being responsible for the molecular interaction transduction to be detected, and de nes the incidence angle and wavelength of the light used for plasmons excitation at the metal and analyte interface. The quality of surface plasmons exitation in thin metal lms was investigated by changing the materials of substrate/metal pairs of the multilayer arrangement with Kretschmann structure. The sensor response characterization was performed using the optical prism PPBIO due it's trapezoid structure that facilitates instrumentation, avoiding mobile and/or rotational parts. Prisms with PC, PMMA and TOPAS polymers and glass BK7 were manufactured. The metals gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) and aluminum (Al) were deposited on the top surfaces of the prisms. The prisms manufacture aspects, the metal layer deposition, the assembly of components in the experimental set-up and details about the software which processes the sensor response are presented. Experiments with reversible and irreversible linkage in both angular and wavelength interrogation mode were performed. The results show that the arrangement composed of PC/Al pair does not possess good response. Arrangements with Ag and Cu easily form oxide layers. Protein adsorption is more pronounced in Au lms, moderate in Ag lms and weak/absent in Cu and Al lm. Moreover the results attest the feasibility of the surface plasmons excitation in PPBIO based SPR sensors, with 1 10�6 RIU on the order of refractive index limit of detection.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGLIMA, Antonio Marcus Nogueira.NEFF, Franz Helmut.LIMA, A. M. N.NEFF, F. H.http://lattes.cnpq.br/2237395961717699http://lattes.cnpq.br/6549725345927114SERRES, Alexandre Jean René.MEDEIROS, Eliton Souto de.GOUVEIA, Carlos Avelino de Jesus.OLIVEIRA, Leiva Casemiro.2016-04-012019-11-21T12:31:23Z2019-11-212019-11-21T12:31:23Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/9357OLIVEIRA, Leiva Casemiro. Construção e caracterização de sensores SPR: influência da camada metálica e do substrato dielétrico. 2016. 156f. (Tese) Doutorado em Engenharia Elétrica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática , Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba -Brasil, 2016.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2021-04-26T14:08:03Zoai:localhost:riufcg/9357Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512021-04-26T14:08:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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