Crescimento de nanopartículas metálicas mistas em substrato de sílica visando a produção de sensores ópticos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Pereira, Amanda Figueiredo
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Química
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4202
Resumo: Nanoparticles (NPs) are materials that are on the nanometer scale, and are exhibiting different physical and chemical properties of their extended solid. For its properties to be distinct the nanoparticles necessarily have to be below their critical size, being necessary the control and the maintenance of its size as well as its morphology, so that we can propose a viable application for these materials. For the synthesis of nanoparticles there are methods that allow obtaining materials that can have modified and improved properties, and can be used, for example, in improving the sensitivity of optical sensors. The present work consists of depositing different concentrations of gold and silver nanoparticles on a silica substrate, in order to obtain a model system for a future application in optical fiber based sensors. The samples were synthesized by two different methods: the chemical and the thermal. When comparing the films formed on the coverslips used as substrate, it is possible to visualize a great difference in the characteristics presented by the samples obtained by each of the methods, indicating a difference in the plasmon band. In addition, the samples were separated into three groups for the study on the properties of the mixture between gold and silver nanoparticles. The first group consisted of the deposition of gold NPs and the deposition of silver NPs at a later stage. The second group consisted in the deposition of silver NPs and then in the deposition of gold. And finally, the third group consisted of the joint deposition of the mixture of the two metals. In addition to the difference between the depositions, some of the samples were anchored with the europium(III)-β-diketonate complex to investigate the interaction between the plasmon resonance of the NPs and the fluorescence of the complex. For the characterization of all the samples, the absorption spectroscopy in the UV-Vis region, X-ray diffractometry, electron microscopy (TEM and SEM-EDS) and photoluminescence spectroscopy were used. In addition to these analyzes, studies of reproducibility and stability of the films were also made. The nanoparticles of the three groups obtained by the chemical and thermal method are spherical, with only one of the groups showing cubic NPs. The variation by both the reduction and the deposition methods affects the size of the NPs, ranging from 3.7 to 6.9 nm. The plasmon bands of the methods and the groups diverge among themselves, evidencing that the proposed routes interfere in the result of the synthesis of the nanoparticles. As for the samples covered with the complex, there was a displacement of the band evidencing its interaction with the sample. Through these studies, it can be concluded that these NMs can be used in optical sensors with the function of increasing the sensitivity of these sensors.
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For the synthesis of nanoparticles there are methods that allow obtaining materials that can have modified and improved properties, and can be used, for example, in improving the sensitivity of optical sensors. The present work consists of depositing different concentrations of gold and silver nanoparticles on a silica substrate, in order to obtain a model system for a future application in optical fiber based sensors. The samples were synthesized by two different methods: the chemical and the thermal. When comparing the films formed on the coverslips used as substrate, it is possible to visualize a great difference in the characteristics presented by the samples obtained by each of the methods, indicating a difference in the plasmon band. In addition, the samples were separated into three groups for the study on the properties of the mixture between gold and silver nanoparticles. The first group consisted of the deposition of gold NPs and the deposition of silver NPs at a later stage. The second group consisted in the deposition of silver NPs and then in the deposition of gold. And finally, the third group consisted of the joint deposition of the mixture of the two metals. In addition to the difference between the depositions, some of the samples were anchored with the europium(III)-β-diketonate complex to investigate the interaction between the plasmon resonance of the NPs and the fluorescence of the complex. For the characterization of all the samples, the absorption spectroscopy in the UV-Vis region, X-ray diffractometry, electron microscopy (TEM and SEM-EDS) and photoluminescence spectroscopy were used. In addition to these analyzes, studies of reproducibility and stability of the films were also made. The nanoparticles of the three groups obtained by the chemical and thermal method are spherical, with only one of the groups showing cubic NPs. The variation by both the reduction and the deposition methods affects the size of the NPs, ranging from 3.7 to 6.9 nm. The plasmon bands of the methods and the groups diverge among themselves, evidencing that the proposed routes interfere in the result of the synthesis of the nanoparticles. As for the samples covered with the complex, there was a displacement of the band evidencing its interaction with the sample. Through these studies, it can be concluded that these NMs can be used in optical sensors with the function of increasing the sensitivity of these sensors.Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do ParanáAs nanopartículas (NPs) são materiais cujo tamanho encontra-se na escala dos nanômetros, e ainda apresentam propriedades físico-químicas diferentes das de seu sólido estendido. Para que suas propriedades sejam distintas, as nanopartículas necessariamente tem que estar abaixo de um tamanho crítico, sendo necessário o controle e a manutenção tanto de seu tamanho quanto da sua morfologia para que possamos propor uma aplicação viável para estes materiais. Com relação à síntese de nanopartículas, existem métodos que permitem a obtenção de materiais que possam apresentar propriedades moduladas, podendo ser utilizadas, por exemplo, na melhoria da sensibilidade e na seletividade de sensores ópticos. O presente trabalho consistiu em depositar diferentes concentrações de nanopartículas de ouro e prata sobre um substrato de sílica, visando a obtenção de um sistema modelo para uma futura aplicação em sensores baseados em fibras ópticas. As amostras foram sintetizadas por dois métodos diferentes: o método químico e o método térmico. Ao comparar os filmes formados nas lamínulas utilizadas como substrato foi possível visualizar uma grande diferença nas características apresentadas pelas amostras obtidas por cada um dos métodos, indicando uma diferença na banda plasmônica. Além disso, as amostras foram separadas em três grupos para o estudo nas propriedades da mistura entre nanopartículas de ouro e de prata. O primeiro grupo consistiu na deposição de NPs de ouro e na deposição de NPs de prata em etapa posterior. Já o segundo grupo consistiu na deposição de NPs de prata e em seguida na deposição das de ouro. E por fim, o terceiro grupo consistiu na deposição conjunta da mistura dos dois metais. Além da diferença entre as deposições, algumas das amostras foram ancoradas com o complexo β-dicetonato de európio para investigar a interação entre a ressonância plasmonica das NPs e as características de fluorescência do complexo. Para a caracterização de todas as amostras foram utilizadas fundamentalmente a espectroscopia de absorção na região do UV-Vis, a difratometria de raios X, a microscopia eletrônica (MET e MEVEDS) e a espectroscopia de fotoluminescência. Além dessas análises, também foram feitos estudos de reprodutibilidade e estabilidade dos filmes. As nanopartículas dos três grupos obtidas pelo método químico e térmico são esféricas, sendo que apenas um dos grupos apresentou também NPs cúbicas. A variação tanto pelo método de redução como pelo modo de deposição afeta o tamanho das NPs, indo desde 3,7 a 6,9 nm. As bandas plasmônicas dos métodos e dos grupos divergem entre si, evidenciando que as rotas propostas interferem no resultado das sínteses das nanopartículas. Já para as amostras recobertas com o complexo, houve um deslocamento da banda evidenciando sua interação com as NPs. Através desses estudos, pode-se concluir que estes NMs podem ser empregados em sensores ópticos com a função de aumentar a sensibilidade desses sensores.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUTFPROliveira, Marcela Mohallemhttp://lattes.cnpq.br/5307836411711847Adati, Renata Daniellehttp://lattes.cnpq.br/9194196912322017Oliveira, Marcela MohallemAdati, Renata DanielleDomingues, Roberta Carolina Pelissari RizzoAraujo, Márcio Peres dePereira, Amanda Figueiredo2019-07-19T16:35:30Z2020-05-062019-07-19T16:35:30Z2019-05-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfPEREIRA, Amanda Figueiredo. Crescimento de nanopartículas metálicas mistas em substrato de sílica visando a produção de sensores ópticos. 2019. 122 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4202porinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2019-07-20T06:00:53Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4202Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2019-07-20T06:00:53Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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