PROPIEDADES ÓPTICAS DE MICROESFERAS DECORADAS CON NANOPARTÍCULAS METÁLICAS

EDUARDO M. PERASSI; LUIS RAFAEL CANALI; ANDREA BRAGAS; EDUARDO A. CORONADO

Salta, Salta

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica (AAIFQ)

Las partículas metálicas de tamaños nanométricos (NPs) exhiben el fenómeno conocido como resonancia plasmónica localizadas (RPL) cuando estas interactuan con una onda electromagnética de frecuencia adecuada. La longitud de onda a la cual se produce la RPL es fuertemente dependiente de la composición, forma y tamaño de las mismas. La RPL da lugar a grandes secciones de dispersión (Scattering Cross sections) en NPs metálicas especialmente de Ag y Au. En suma a sus grandes secciones de dispersión, la RPL presenta grandes campos electromagnéticos fuertemente localizados. Estos grandes campos electromagnéticos que tiene lugar durante la RPL poseen innumerables aplicaciones, como ser en biosensores, nanolitografia, SERS Surface-Enhanced Raman Scattering , TERS Tip-Enhanced Raman Spectroscopy , MEF Metal-Enhanced Fluorescence, SM-SERS Single-Molecule Spectroscopy, FESOM Field Enhancement Scanning Optical Microscope,etc Las microesferas de SIO2 decoradas (MED) con NP metálicas tienen potenciales aplicaciones tanto en microscopia FESON como en TERS por la simplicidad con que estas pueden ser adheridas a la punta de escaneo, frente a las dificultades que presenta adherir una única NP. Una caracterización óptica de estas MED es de fundamental importancia para entender el comportamiento, ventajas y desventajas cuando las mismas son utilizadas como puntas de prueba en microscopia. Los espectros de extinción en solución de estas microesferas con NP esféricas de Ag muestran múltiples resonancias entre 400 y 700 nm, y su caracterización mediante TEM indica que las mismas poseen altos grados de cubrimiento. El objetivo del presente trabajo es el estudio de la respuesta óptica en campo lejano de estas MED, mediante la utilización de métodos electrodinámicos como DDA (Discrete Dipole Approximation) y teoría de Mie generalizada para múltiples esferas, para su posterior correlación con la respuesta en campo cercano. Los estudios teóricos efectuados sobre estas MED con distintos grados de recubrimiento, indican que su respuesta óptica estaría gobernada por el acoplamiento electromagnético producido en conjuntos pequeños de NP esféricas sobre la superficie de la microesfera que en suma dan origen al espectro de extinción observado experimentalmente. Basándonos en esta hipótesis se realizaron cálculos de la respuesta óptica de nanoestructuras simples de NP esféricas, como dimeros, trímeros, etc, sobre una superficie esférica. Los resultados muestran que dependiendo del número de NP, su orientación relativa y distanciamiento entre las mismas, se pueden obtener, para un arreglo particular, espectros con múltiples RPL sintonizables en distintas regiones espectrales y con distintas intensidades relativas. Estos resultados constituyen una primera etapa para comprender los factores que gobiernan la respuesta óptica total de estas MED. Por otra parte la determinación de los máximos de los espectros de extinción de estas nanoestructuras permitirá seleccionar las longitudes de onda óptimas para estudios futuros de microscopía de campo cercano (SNOM), o para amplificar señales espectroscópicas en Raman o Fluorescencia.