Ressonância de plasmon de superfície localizado e aplicação em biossensores e células solares

Abstract

LOCALIZED SURFACE PLASMON RESSONANCE APPLIED TO BIOSENSORS AND SOLAR CELLS. Within the last decades, the research on nanoparticles presenting localized surface plasmon resonance has increased constantly. In these materials, the interaction between electrons and incident light results in charge separation, enhancement of the electromagnetic field on the nanoparticles surface and in unique optical properties. Although many metals such as gold, silver, copper and aluminum present localized surface plasmon resonance within the visible range, gold and silver are the most commonly studied metals, due to the chemical inertia of gold and intense plasmon resonance from silver. In this review, we provide a description of the origin of localized surface plasmon resonance through the works developed by Mie, Maxwell and Maxwell-Garnett and a description of many examples of application of plasmonic nanoparticles on biosensors and solar cells, detailing the contribution of these plasmonic nanoparticles on the performance of these devices.Keywords: LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance; biosensor; solar cell. INTRODUÇÃONos últimos 20 anos o interesse por nanopartículas metálicas (NPs-M) tem aumentado constantemente devido a sua ampla variedade de aplicações.1-8 Vários grupos de pesquisa têm estudado desde nanopartículas isoladas de cerca de 1 nm até nanopartículas de centenas de nanômetros, assim como seus aglomerados, buscando entender seu comportamento óptico e catalítico. Adicionalmente, a literatura descreve a constante busca por metodologias de síntese cada vez mais simples, de baixo custo e com alta reprodutibilidade. O comportamento óptico de nanopartículas metálicas tem fascinado a humanidade há vários séculos através de obras de arte, mesmo antes que a palavra nanotecnologia fosse utilizada.9 Um dos exemplos mais conhecidos é a Taça de Lycurgus (século 4 d.C), que tem em sua composição nanopartículas de ouro (NPAu).10 No entanto, foi somente em 1857 que as NPs-M receberam maior atenção devido aos estudos de Michael Faraday sobre o efeito da interação da luz em uma solução coloidal de NPAu obtida através da redução do cloreto de ouro pelo fósforo.11,12 Deste então, o interesse nestas NPs tem aumentado e novas metodologias de síntese e caracterização têm sido desenvolvidas, possibilitando grande controle de tamanho e formato.13-15 A pesquisa nesta área foi enriquecida pela compreensão do efeito da ressonância de plasmon de superfície localizado (LSPR), que explica o comportamento óptico destes materiais. Mie foi o primeiro a elucidar a origem das cores nestas estruturas e sua teoria foi posteriormente complementada com os modelos de Maxwell-Garnett que explicavam a interação de NPs-M com o meio. Estes estudos proporcionaram uma ampla visão quanto as possíveis aplicações das NPs-M, sendo atualmente empregada no desenvolvimento de novos materiais como células solares, biossensores e catalisadores. Nesta revisão, serão abordados os embasamentos teóricos envolvidos no efeito LSPR de NPs-M, destacando a aplicação destas n...

Uso de nanobastões de ouro para o desenvolvimento de aulas práticas de nanotecnologia

“…A SPR se caracteriza pela oscilação coletiva dos elétrons de condução das partículas metálicas desencadeada pela exposição à luz, a qual pode ser detectada por espectroscopia. 8,9 Descritas pela primeira vez por Faraday em 1857, as nanoesferas de ouro são usualmente sintetizadas a partir de uma reação de redução aquosa de ácido cloroáurico (HAuCl 4 ) por citrato de sódio. 10,11 Já os nanobastões de ouro são frequentemente sintetizados pelo método mediado por sementes, descrito por Murphy e colaboradores em 2001, 12,13 no qual os nanobastões são preparados à partir da adição de nanoesferas recobertas por citrato (sementes), à uma solução contendo HAuCl 2 em elevadas concentrações, resultante da redução de HAuCl 4 por ácido ascórbico (C 6 H 8 O 6 ) na presença do surfactante brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) e íons de prata.…”

Interação de Íons de manganês, em diferentes estados de oxidação, com íon azoteto

“…Utilizando porém, as seguintes expressões, Lln = nm-nn (78) e L\[LI = L\[N3l = TN3l-z --[N3l-1 (79) a substituindo na equação (77), obtêm-se: …”

Síntese Em Sistemas Microfluídicos De Nanopartículas De Cdte E De Ag Para Estudo Qualitativo De Interação Em Fluxo E Preparação De Filmes Finos Desses Nanomateriais

“…A interação entre a onda eletromagnética confinada na superfície metálica e uma camada superficial molecular de interesse leva a mudanças na condição de ressonância plasmônica podendo ser observada por sensores, por exemplo, baseando-se na refletividade da luz a partir da superfície do metal em função do ângulo de incidência (KATHERINE, 2007;SANTOS et al, 2016). …”

“…Quando o acoplamento é feito com uma nanopartícula metálica com diâmetro muito menor que o comprimento de onda incidente; isto leva a um plasmon que oscila localmente da nuvem eletrônica em torno da nanopartícula, Figura 10B, este é chamado de ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR -do inglês: Localized surface plasmon resonance) (KATHERINE, 2007;MAIER, 2007;BROLO, 2012;WEI et al, 2015;SANTOS et al, 2016).…”

“…A frequência de oscilação resultante dos elétrons também muda, gerando assim diferentes seções transversais e longitudinais das propriedades LSPR. (WANG e ASTRUC, 2014;SANTOS et al, 2016).…”