Estudio de la actividad sers de nanoestrellas de oro: fabricación controlada de “hot spots” con una particula individual

UNIVERSIDADE DE VIGO DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FÍSICA

ESTUDIO DE LA ACTIVIDAD SERS DE NANOESTRELLAS DE ORO: FABRICACIÓN CONTROLADA DE

“HOT SPOTS”CON UNA PARTÍCULA
INDIVIDUAL
Laura Rodríguez Lorenzo

Vigo, Noviembre de 2008

UNIVERSIDADE DE VIGO

D. Ramón A. Álvarez Puebla, Investigador Ramón y Cajal del Departamento de Química Física de la Universidad de Vigo, y D. Luis ManuelLiz Marzán, Catedrático del Departamento de Química Física de la Universidad de Vigo Certifican Que Laura Rodríguez Lorenzo, Licenciada en Química, ha realizado en el Departamento de Química Físcia, y bajo nuestra dirección, el trabajo de investigación que lleva por título “Estudio de la actividad SERS de nanoestrellas de oro: Fabricación Controlada de “hot spots” con una particula individual” quepresenta como Tesis de Licenciatura.

Vigo, Noviembre de 2008

Fdo., Ramón A. Álvarez Puebla

Fdo., Luis Manuel Liz Marán

Nos preguntamos “¿Quién me he creído para ser brillante, espléndido, talentoso, sensacional?, pero en realidad, ¿Quiénes nos hemos creído para no serlo? Marianne Williamson

”Algunas de las hazañas más grandes de la Humanidad han sido obra de personas que no eran lobastante listas para comprender que eran imposibles” Doug Larson

ÍNDICE

OBJETIVOS INTRODUCCIÓN
1.1 Conceptos generales: Dispersión Raman y SERS 1.2 Mecanismos del efecto SERS. Factor de aumento 1.3 Sustratos activos en SERS: Nanoestructuras metálicas

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15 18 24

PARTE EXPERIMENTAL
2.1 Materiales 2.2 Síntesis de las nanoestrellas de oro 2.3 Preparación de nanoesferas de oro 2.4Fabricación de películas con uniones partícula individual-molécula individual 2.5 Caracterización de los materiales 2.6 Espectroscopia electrónica 2.7 Espectroscopia SERS 2.7 Cálculos teóricos de campo cercano EELS y SERS

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA LISTADO DE ABREVIATURAS LISTADO DE FIGURAS

41 55 57 63 65

Fabricación controlada de“hot spots” con una sola partícula

OBJETIVOS
El presente trabajo ha sido realizado en el grupo de Química Coloidal de la Universidad de Vigo. Dicho grupo se ha caracterizado desde sus comienzos por su enfoque básico tanto en la investigación y desarrollo de nuevos materiales nanoestructurados, con énfasis en el control de su composición, tamaño y morfología, como en el estudio de sus propiedadesópticas derivadas de la nanoescala. En los últimos años, el grupo ha ido mostrando interés en aspectos más aplicados de la Nanociencia, utilizando su experiencia en diseño, síntesis e integración de nanoestructuras en la fabricación de (bio)sensores basados en diversas técnicas de detección. Una de ellas, y posiblemente la de mayor proyección aplicada, es la espectroscopia de dispersión Ramanaumentada por superficie (SERS). Este trabajo se ha diseñado en el contexto de este último campo de trabajo del grupo. En la primera parte de la memoria (Capítulo 1) se describen brevemente los fundamentos y características del SERS. En los siguientes capítulos se describe un nuevo método para fabricar materiales nanoestructurados en los cuales se controlan el número y la actividad de zonas deamplificación de la señal Raman también conocidos como “hot spots”. Además, se demuestra la posibilidad de focalización de campos cercanos y la interacción de éstos con plasmones evanescentes propios de materiales metálicos no nanostructurados. La aplicabilidad de este fenómeno queda patente en la amplificación controlada y reproducible de hasta 10 órdenes de magnitud de la señal inicial de una molécula,obtenida con la dispersión Raman convencional.

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Fabricación controlada de “hot spots” con una sola partícula

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN
La espectroscopia de dispersión Raman aumentada por superficies (surface-enhanced Raman scatering, SERS) es una técnica espectroscópica que combina la espectroscopia láser con las propiedades ópticas (plasmones localizados) características de las...