Detecção de contaminantes emergentes em meio aquoso via espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS)

Autor(es)

Marcelo José Dos Santos Oliveira

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Presidente Prudente. 2023-09-06.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Ciências e Tecnologia. Presidente Prudente
• Data de defesa: 2023-08-31
• Orientador: Carlos José Leopoldo Constantino

Resumo

O nível de agregação das nanopartículas metálicas é um dos fatores que influenciam a detecção de substâncias de interesse através da técnica de espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS), podendo afetar a reprodutibilidade e a sensibilidade das análises. Neste contexto, este trabalho teve como foco avaliar o efeito de dois métodos de preparo de amostras (adição de padrão externo (APE) e adição múltipla de padrão (AMP)) para detecção do fungicida tiabendazol (TBZ) como molécula alvo por meio da técnica SERS utilizando coloide de prata (AgNPs). Foi possível verificar por espectroscopia de extinção no UV-Vis, potencial zeta, espalhamento dinâmico de luz (DLS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) que em ambos os métodos o TBZ induziu significativa agregação coloidal, porém com diferenças a se destacar. A concentração para a qual é induzida intensa agregação (concentração crítica - cc) foi de 9,0x10-6 mol/L para o método APE e 2,3x10-6 mol/L para o método AMP. As isotermas de adsorção obtidas via SERS (intensidade SERS vs concentração de TBZ) apresentaram uma correspondência direta com a agregação coloidal. Em ambos os métodos (APE e AMP), e para baixas concentrações (< cc), há a formação de uma camada de TBZ, cuja adsorção é favorecida pelo aumento da concentração de TBZ (“adsorção cooperativa”). Porém, em altas concentrações (> cc), a isoterma de adsorção atinge um patamar para o método APE (excesso de TBZ disperso no coloide e possível formação de multicamadas) e uma queda abrupta para o método AMP (degradação da dispersão coloidal/precipitação). Em termos da morfologia dos agregados, o método APE em baixas concentrações apresentou agregados mais compactos com dimensões de até 500 nm e em altas concentrações agregados mais ramificados e superiores a 2 μm. Já o método AMP em baixas concentrações apresentou agregados mais ramificados com dimensões de até 2 μm e em altas concentrações agregados mais compactos e superiores a 2 μm. Portanto, a partir destes aspectos morfológicos em função da concentração de TBZ, e considerando os mecanismos DLCA (diffusion-limited colloid aggregation – agregação coloidal limitada pela difusão das AgNPs) e RLCA (reaction-limited colloid aggregation – agregação coloidal limitada pela interação entre as AgNPs), pode-se inferir que o método APE segue o mecanismo RLCA de agregação em baixas concentrações e DLCA em altas concentrações. Em contrapartida, o oposto ocorreria para o método AMP. Por fim, em termos quantitativos, apesar das diferenças supracitadas e sob as mesmas condições experimentais, os limites de detecção do TBZ para ambos os métodos foram muito próximos (método APE: 5,9x10-8 mol/L; método AMP: 4,9x10-8 mol/L). (AU)

• Processo FAPESP: 21/05460-6 - Detecção de contaminantes emergentes em meio aquoso via espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS)
• Beneficiário: Marcelo José dos Santos Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado