Cambios en el Plasmón y en la Estructura de Películas de Nanopartículas en Presencia de Compuestos Orgánicos Volátiles (VOCs)

M.C. DALFOVO; L. J. GIOVANETTI; J.M. RAMALLO-LÓPEZ; F.G. REQUEJO; F.J. IBAÑEZ

Cordoba

Congreso; I Reunión Latinoamericana de Cristalografía y IX Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2013

Asociación Argentina de Cristalografía

La detección de moléculas en fase gaseosa es importante por su gran abanico de aplicaciones que van desde el área ambiental[1] en la detección vapores volátiles orgánicos (VOCs) (ej. Tolueno) hasta en el caso de diagnósticos clínicos como la detección de acetona en pacientes diabéticos.[2] El uso de nanopartículas (NPs) metálicas permite explotar, tal vez, una de sus propiedades más interesantes que es el plasmón y los cambios colorimétricos derivados de este. El plasmón es un fenómeno superficial provocado por la luz incidente sobre electrones confinados en metales de escala nanométrica, generando así una absorbancia característica que depende de la composición del metal, la forma, la cercanía con otras NPs (acoplamiento), y su ambiente químico a través del índice de refracción (IR).[3] En este trabajo se sintetizaron NPs de Au protegidas con un surfactante[4] y luego fueron ensambladas sobre sustratos de vidrio, mica y Si (100), para estudios de LSPR (localized surface plasmon resonance), SAXS (Small Angle X-Ray Scattering) y GISAXS (Grazing-incidence small-angle scattering), respectivamente. Dichas películas de NPs son estables y responden selectivamente a la presencia de solventes orgánicos polares y no-polares, a través de cambios hacia mayores o menores longitudes de onda (λmax), respectivamente. La Teoría de Mie define que los cambios de color de las NPs cambian proporcionalmente con el (IR) del medio circundante. Este sistema no se rige únicamente por dicha teoría, sino también por una cooperación o contraposición entre el movimiento de la película (entre core-core metálico o acoplamiento) y el IR. Esto abre nuevas incógnitas sobre el rol en la flexibilidad del encapsulante utilizado. GISAXS ha demostrado ser de gran utilidad para estudiar películas de NPs expuestas a diferentes atmósferas (tolueno (Tol), etanol (EtOH), etc) [5]. El objetivo del trabajo es correlacionar a través de éstas técnicas los cambios en la separación entre nanopartículas con los cambios observados en λmax en la película, y así poder explorar el mecanismo de sensado del sistema. Además, se mostrará la importancia de la flexibilidad de película cuando se les adicionan ditioles (grupos que producen fuertes enlaces inter-partículas) o cuando se le quita el grupo orgánico (tratamiento térmico), los cuales restringen o anulan el movimiento entre NPs en presencia de analitos en fase gaseosa. [1] Chen C, Driggs Campbell K, Negi I, Iglesias RA, Owens P, Tao N, Tsow F, Forzani ES. Atmos Environ;54:679, (2012). [2] Peng G, Tisch U, Adams O, Hakim M, Shehada N, Broza YY, Billan S, Abdah-Bortnyak R, Kuten A, Haick H. Nat Nanotechnol;4:669 (2009). [3] Mayer KM, Hafner JH. Chem Rev;111:3828 (2011). [4] Dalfovo MC, Salvarezza RC, Ibañez FJ. Anal Chem (2012). [5] Bian K, Choi JJ, Kaushik A, Clancy P, Smilgies D-M, Hanrath T. ACS Nano;5:2815 (2011).