Crescimento de nanopartículas de ouro em substrato de sílica para futura aplicação em sensores ópticos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Júlia de Carvalho
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9090
Resumo: Nanopartículas (NPs) são consideradas materiais relativamente novos, pois são produzidas a partir de compostos já conhecidos, mas que, devido às pequenas proporções, possuem propriedades diferenciadas das do sólido bulk. Há vários métodos de síntese de NPs, podendo ser físicos, químicos ou biológicos. Dentre as NPs metálicas, as de ouro são as mais estudadas e aplicadas, sendo que nestas aplicações, está incluído seu uso em sensores de fibra óptica. Controlando algumas características das NPs, como tamanho médio e forma, acredita-se que pode-se chegar a aumentar a sensibilidade e sensitividade de um sensor. A banda de absorção de um determinado conjunto de NPs metálicas depende do tamanho, da forma, do metal que compõe a nanopartícula e de outros fatores, como o meio que as circunda. Esta banda de absorção ocorre na região do espectro visível para ouro, prata e cobre, e é denominada banda plasmon, ocorrendo em função da ressonância dos elétrons de superfície frente à exposição a radiação eletromagnética de comprimento de onda específico. A ocorrência da banda plasmon faz com que sensores com NPs depositadas na superfície diferenciem pequenas mudanças no índice refrativo próximas à superfície do sensor. Ao aplicar uma camada de NPs de ouro na superfície da fibra óptica, pode-se criar um sensor de ressonância plasmon superficial altamente eficiente. O objetivo deste trabalho foi centrado na síntese e caracterização de NPs de ouro depositadas em lâminas de sílica, para a futura aplicação destas na superfície de sensores de fibras ópticas. Para isso, foram utilizadas lâminas de microscópico, que foram funcionalizadas com diferentes concentrações de 3-aminopropiltrietoxisilano, e em seguida recobertas com soluções de diferentes concentrações de ácido tetracloroáurico, e então reduzidas com diferentes concentrações de boroidreto de sódio. A caracterização destas lâminas foi feita com o auxílio de técnicas como difração de raios X, espectroscopia Raman e UV-Vis, microscopia eletrônica de transmissão e microscopia de força atômica. Apenas uma das amostras analisadas apresentou um filme suficientemente espesso para obtenção de resultados por DRX, fornecendo um valor médio de cristalito de 11,10 nm. A maioria das lâminas teve uma banda plasmon facilmente visualizada por UV-Vis, já os espectros Raman mostraram um sinal de –OH devido à água adsorvida na superfície do material, e as amostras não apresentaram efeito SERS relevante. As varreduras na AFM foram conclusivas a respeito da homogeneidade da distribuição das NPs sobre o substrato, bem como sobre a espessura dos filmes. As imagens de MET evidenciaram a presença de nanoesferas e, em algumas amostras, também nanobastões. A rota sintética deve ser estudada mais a fundo, inclusive aplicando outras variáveis, como tempo de exposição dos filmes a um analito, para avaliar a intensificação da banda plasmon.
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spelling 2020-11-11T19:06:44Z2020-11-11T19:06:44Z2013-10-01PEREIRA, Júlia de Carvalho. Crescimento de nanopartículas de ouro em substrato de sílica para futura aplicação em sensores ópticos. 2013. 91 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9090Nanopartículas (NPs) são consideradas materiais relativamente novos, pois são produzidas a partir de compostos já conhecidos, mas que, devido às pequenas proporções, possuem propriedades diferenciadas das do sólido bulk. Há vários métodos de síntese de NPs, podendo ser físicos, químicos ou biológicos. Dentre as NPs metálicas, as de ouro são as mais estudadas e aplicadas, sendo que nestas aplicações, está incluído seu uso em sensores de fibra óptica. Controlando algumas características das NPs, como tamanho médio e forma, acredita-se que pode-se chegar a aumentar a sensibilidade e sensitividade de um sensor. A banda de absorção de um determinado conjunto de NPs metálicas depende do tamanho, da forma, do metal que compõe a nanopartícula e de outros fatores, como o meio que as circunda. Esta banda de absorção ocorre na região do espectro visível para ouro, prata e cobre, e é denominada banda plasmon, ocorrendo em função da ressonância dos elétrons de superfície frente à exposição a radiação eletromagnética de comprimento de onda específico. A ocorrência da banda plasmon faz com que sensores com NPs depositadas na superfície diferenciem pequenas mudanças no índice refrativo próximas à superfície do sensor. Ao aplicar uma camada de NPs de ouro na superfície da fibra óptica, pode-se criar um sensor de ressonância plasmon superficial altamente eficiente. O objetivo deste trabalho foi centrado na síntese e caracterização de NPs de ouro depositadas em lâminas de sílica, para a futura aplicação destas na superfície de sensores de fibras ópticas. Para isso, foram utilizadas lâminas de microscópico, que foram funcionalizadas com diferentes concentrações de 3-aminopropiltrietoxisilano, e em seguida recobertas com soluções de diferentes concentrações de ácido tetracloroáurico, e então reduzidas com diferentes concentrações de boroidreto de sódio. A caracterização destas lâminas foi feita com o auxílio de técnicas como difração de raios X, espectroscopia Raman e UV-Vis, microscopia eletrônica de transmissão e microscopia de força atômica. Apenas uma das amostras analisadas apresentou um filme suficientemente espesso para obtenção de resultados por DRX, fornecendo um valor médio de cristalito de 11,10 nm. A maioria das lâminas teve uma banda plasmon facilmente visualizada por UV-Vis, já os espectros Raman mostraram um sinal de –OH devido à água adsorvida na superfície do material, e as amostras não apresentaram efeito SERS relevante. As varreduras na AFM foram conclusivas a respeito da homogeneidade da distribuição das NPs sobre o substrato, bem como sobre a espessura dos filmes. As imagens de MET evidenciaram a presença de nanoesferas e, em algumas amostras, também nanobastões. A rota sintética deve ser estudada mais a fundo, inclusive aplicando outras variáveis, como tempo de exposição dos filmes a um analito, para avaliar a intensificação da banda plasmon.Nanoparticles (NPs) are considered relatively new materials, as they are produced from already known compounds but, due to their small proportions, have differentiated proprerties from those of solid bulk. There are several methods for the synthesis of NPs, which can be physical, chemical or biological. Among the metallic NPs, the gold ones are the most studied and applied, been included in these applications its use in optic fiber sensors. Controlling some characteristics of the NPs, such as average size and shape, we believe that it is possible to enhance a sensor’s sensibility and sensitivity. The absorption band of a particular set of metallic NPs depends on size, shape, metal that composes the nanoparticle and other factors, such as the surrounding environment. This absorption band occurs in the visible region of the spectrum for gold, silver and copper, and it is called plasmon band, occuring due to the surface electrons ressonance upon the exposition to a specific wavelenght of electromagnetic radiation. The occurance of the plasmon band makes that the sensors with deposited NPs on their surface differenciate small changes in the refractive index close to the sensor’s surface. By applying a layer of gold NPs on the optic fiber’s surface, it’s possible to create a highly efficient surface plasmon ressonance sensor. The objective of this work was focused on the synthesis and characterization of gold NPs deposited in silica slides for future application of these NPs on the surface of optic fiber sensors. For this, it was used microscope slides, which were funcionalized with different concentrations of 3- aminopropyltriethoxysilane and in sequence coated with solutions with different concentrations of chloroauric acid and then reduced with different concentrations of sodium borohydrade. The characterization of these slides was made with the aid of techniques such as X-ray diffraction, Raman and UV-Vis spectroscopy, transmission electron microscopy and atomic force microscopy. Only one between the analyzed samples presented a film thick enough to get information on XRD, providing an average cristallite’s size of 11,10 nm. Most of the samples had a plasmon band easily observed by UV-Vis, but the Raman spectra showed na –OH signal due to the water adsorbed on the material’s surface, and the samples did not present a relevant SERS effect. The scannings in AFM were conclusive about the homogeneity of NPs distribution over the substrate, as well as the film’s thickness. The TEM images showed the presence of nanospheres and, in some samples, nanorods also. The synthetic rout must be thoroughly studied, even applying other variables, such as the film’s exposure time to an analyte in order to evaluate the plasmon band intensification.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaDepartamento Acadêmico de Química e BiologiaQuímicaNanotecnologiaMateriais nanoestruturadosDetectoresOuroNanotechnologyNanostructured materialsDetectorsGoldCrescimento de nanopartículas de ouro em substrato de sílica para futura aplicação em sensores ópticosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisCuritibaOliveira, Marcela MohallemPereira, Júlia de Carvalhoreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessTHUMBNAILCT_COQUI_2013_1_06.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1265http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/9090/1/CT_COQUI_2013_1_06.pdf.jpgcabd34d8a0b206ff99ce6abbfd8cfc66MD51ORIGINALCT_COQUI_2013_1_06.pdfapplication/pdf2211588http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/9090/2/CT_COQUI_2013_1_06.pdf22e1b8caaa5f70344ce40b7f8d79b625MD52LICENSElicense.txttext/plain1292http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/9090/3/license.txt009f5cba5f69d75c09da00b6f53f483aMD53TEXTCT_COQUI_2013_1_06.pdf.txtExtracted texttext/plain128723http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/9090/4/CT_COQUI_2013_1_06.pdf.txt3289fe562af0be033cedf749dc997f9bMD541/90902020-11-11 17:06:44.332oai:repositorio.utfpr.edu.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2020-11-11T19:06:44Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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