Substratos vítreos com nanoestruturas metálicas para aplicações SERS

• Autor(a) principal: Pereira, Anderson de Jesus
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9872
• topic: Espectroscopia de Raman; Vidro; Nanopartículas; Nanotecnologia; Materiais nanoestruturados; Monte Carlo, Método; Física da Matéria Condensada

Filmes finos metálicos nanoestruturados têm despertado considerável interesse devido à sua ca- pacidade de produzir Ressonância de Plasmons de Superfície (SPR), tornando-os versáteis para aplicação em espectroscopia Raman Intensificada por Superfície (SERS). Os metais usados, geralmente, são prata, ouro, cobre e níquel uma vez que a SPR desses metais estão localizados na região do visível. Neste trabalho, foi sintetizado e caracterizado um material híbrido, consti- tuído de nanopartículas de prata ou cobre autossuportadas sobre um substrato vítreo ativo à base de fosfato, para aplicação na espectroscopia SERS. Os precursores das nanoestruturas de prata ou cobre foram introduzidos como íon na composição do vidro (NaH 2 PO 4 -H 3 BO 3 -Al 2 O 3 ), na forma de AgNO 3 ou Cu 2 O, respectivamente. O tamanho e a forma das nanopartículas formadas possuem dependência com a temperatura e o tempo de tratamento térmico. Para verificação da sensibilidade dos substratos vítreos à umidade, medidas de absorção de água foram realizadas em função de várias concentrações de Al 2 O 3 . Os resultados mostraram que os substratos vítreos SERS ativos sintetizados com 15% de Al 2 O 3 não absorvem água e as nanopartículas não são removidas em solução. Usando a molécula cresil-violeta (CV) como molécula teste, foi pos- sível obter uma amplificação da ordem de 10 5 para os substratos vítreos borofosfatos dopado com íons Ag + . Os substratos dopados com íons de cobre foram avaliados quanto a atividade SERS, usando como molécula teste a rodamina B (RB). Estes substratos vítreos SERS ativos exibiram fatores de amplificação SERS (EF) de 10 7 e 10 8 , para as linhas de laser 514,5 nm e 632,8 nm, respectivamente, com uma excelente reprodutibilidade. A rugosidade da superfície dos substratos vítreos com as nanoestruturas de cobre aumenta com o tempo de tratamento tér- mico. A intensidade SERS apresenta a mesma tendência, atingindo um máximo de amplificação para a amostra tratada durante 20 minutos. Para o tratamento durante 30 minutos, nota-se uma diminuição na intensidade. Os processos cinéticos de difusão e adsorção, responsáveis pela formação de auto-arranjos de nanoestruturas de cobre (mounds) sobre superfície dos vidros borofosfatos, foram estudados usando o método Monte Carlo Cinético, implementando uma barreira cinética que aparece quando a partícula executa uma difusão intercamada no modelo Wolf-Villain (WV). Este modelo foi capaz de reproduzir o comportamento da rugosidade em função do tempo de tratamento térmico obtido experimentalmente, medido através do expoente de crescimento β e do expoente dinâmico z.