Análise de compósitos de nanopartícula de prata em matriz polimérica como substratos SERS

• Autor(a) principal: Lima, Filipe Gomes de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-07122021-122634/
• topic: Composite; Compósito; Filmes finos; Nanopartículas de prata; PMMA; PMMA; SERS; SERS; Silver nanoparticles; Thin Film

A partir de considerações tecnológicas e pesquisas desenvolvidas nos últimos anos, o escopo deste trabalho focalizou-se em analisar a morfologia de nanopartículas de prata, constituintes de um compósito formado por uma matriz de polimetilmetacrilato (PMMA), e na análise da resposta desses compósitos como substratos para espectroscopia Raman amplificada por superfície (SERS Surface Enhanced Raman Scattering). Primeiramente, formou-se um filme fino de PMMA sobre um substrato de silício através da técnica de revestimento por centrifugação (spin coating). As nanopartículas se desenvolveram no interior desse polímero após implantação iônica utilizando arco catódico. No processo de formação das nanopartículas de prata, houve a nucleação e o crescimento espontâneos, após a implantação iônica em baixa energia (68,7 eV). Caracterizou-se, então, o compósito, por microscopia eletrônica de transmissão (TEM transmission electron microscopy), onde foi destacada a variação dos diâmetros das nanopartículas em função das dosagens de prata implantada. As doses analisadas nesse ensaio foram na faixa entre 0,41×10^16 átomos/cm^2 e 8,39×10^16 átomos/cm^2. Através de medidas realizadas nas imagens de TEM, foram obtidos os diâmetros de Feret das nanopartículas de prata, construindo-se, assim, os histogramas para cada conjunto de dosagens analisadas. Esses histogramas revelaram a evolução do tamanho das nanopartículas em função da dosagem de prata implantada. Para substratos expostos a diferentes doses, alteraram-se também a densidade de nanopartículas por unidade de área, as distâncias entre primeiros vizinhos e suas morfologias. Os ensaios SERS foram realizados com o analito rodamina 6G a uma concentração de 10 M. Os espectrogramas foram então obtidos para substratos com dosagens variando entre 2,42×10^16 átomos/cm^2 e 8,39×10^16 átomos/cm^2. Submeteu-se também uma amostra de filme fino de prata nanoestruturado ao ensaio SERS, tratando-se de uma amostra de referência para o cálculo do fator de intensificação do sinal SERS. Os compósitos corresponderam à expectativa ao apresentarem o espectro da rodamina 6G, e, a partir do comparativo entre as amostras, os ensaios revelaram que a dose de 3,63×10^16 átomos/cm^2, dentro do conjunto avaliado, maximizou o sinal SERS em oito vezes em relação à referência, ocorrendo queda gradativa do sinal com o aumento da dosagem até valores próximos aos obtidos com a amostra referencial.