Nanoestruturas metálicas de diferentes formas funcionalizadas aplicadas como plataformas SERS ativas com efeito SIERS para detecção seletiva de pesticidas

• Processo: 23/08540-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Italo Odone Mazali
• Beneficiário: Deysiane Alves Lima dos Santos
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Espectroscopia Raman Nanopartículas Plasmônica Sensores Espectroscopia Raman amplificada por superfície
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Efeito de forma | espectroscopia Raman | Nanopartículas | Plasmônica | sensor | Sers | Química de Materiais, Nanomateriais e Espectroscopia aplicada a materiais

Resumo

Este projeto visa o desenvolvimento de sensores para o controle ambiental baseados no espalhamento Raman intensificado por superfície (SERS, do inglês Surface-enhanced Raman scattering) para detecção dos pesticidas atrazina, fipronil, 2,4-D e benzo(a)pireno. Os sensores serão fabricados a partir de substratos de silício com microcanais em formato V (Si-V), a partir de métodos de litografia e corrosão anisótrópica. Os microcanais serão fabricados com diferentes distâncias entre si a fim de investigar sua performance com diferentes nanoestruturas metálicas e analitos de interesse. Especificamente, os substratos Si-V possuem um efeito denominado SIERS (do inglês, shaped-induced enhanced Raman scattering), o qual foi identificado em nosso grupo em trabalhos anteriores. Brevemente, esse efeito baseia-se na intensificação do sinal Raman promovido apenas pelo formato da cavidade V da superfície de Si, e ocorre na ausência de nanoestruturas metálicas, sendo observado tanto para a banda característica do Si quanto para qualquer molécula adicionada no interior dessas cavidades. Nesse sentido, esta proposta visa explorar como o efeito SIERS pode melhorar as funções plasmônicas de diferentes morfologias metálicas. Para isso, nanoesferas e nanocubos de ouro e prata (AuSph, AgSph, AuNCs e AgNCs) serão utilizados a fim de verificar a influência do efeito plasmônico gerado pelos vértices dos nanocubos em relação as morfologias esféricas, na intensificação do sinal SERS acrescido pelo efeito SIERS. O intuito é obter nanostruturas esféricas e cúbicas com tamanhos aproximados (50 nm) e avaliar como o efeito SIERS pode melhorar as funções plasmônicas das esferas, próximas as condições de hot spots gerados pelos vértices dos nanocubos. A deposição das nanoestruturas metálicas nos substratos Si-V será otimizada a partir dos métodos de gotejamento (drop-casting) e pelo método de monocamada auto-montada (SAM, do inglês self-assembled monolayer). A detecção dos pesticidas será avaliada através da espectroscopia Raman (SIERS/SERS) individualmente para cada uma das nanoestruturas metálicas, a fim de verificar as interações preferenciais das moléculas na superfície das nanoestruturas, bem como para a mistura de duas ou mais moléculas. Estratégias de funcionalização das nanoestruturas metálicas com moléculas que interajam especificamente com os analitos serão realizadas, a fim de obter o sensoriamento seletivo para cada uma dessas moléculas. Por fim, técnicas de caracterização por UV-vis, FTIR, DLS e microscopias eletrônicas de transmissão e varredura serão utilizadas, bem como ferramentas de simulação para melhor direcionamento dos experimentos e interpretação dos dados.