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Título: Síntese e caracterização de nanopartículas magneto-plasmônicas de Au-Fe(óxido) e sua aplicação como substrato SERS
Título(s) alternativo(s): Synthesis and characterization of Au-Fe(oxide) magneto-plasmonic nanoparticles and their application as SERS substrates
Autor(es): Laskowski, Danielle do Rocio
Orientador(es): Bezerra Junior, Arandi Ginane
Palavras-chave: Materiais nanoestruturados
Nanopartículas - Propriedades ópticas
Nanopartículas - Propriedades magnéticas
Biosensores
Ablação a laser
Raman, Espectroscopia de
Nanostructured materials
Nanoparticles - Optical properties
Nanoparticles - Magnetic properties
Biosensors
Laser ablation
Raman spectroscopy
Data do documento: 26-Nov-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: LASKOWSKI, Danielle do Rocio. Síntese e caracterização de nanopartículas magneto-plasmônicas de Au-Fe(óxido) e sua aplicação como substrato SERS. 2026. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025.
Resumo: A síntese de nanomateriais híbridos que combinam propriedades ópticas e magnéticas tem despertado grande interesse devido ao seu potencial em aplicações de nanobiofotônica e sensoriamento molecular. Neste trabalho, foram sintetizadas nanopartículas híbridas magnetoplasmônicas de Au-Fe(óxido) por meio da técnica de ablação a laser em meio líquido (LASiS • Laser Ablation in Liquid Solution), um método de síntese física, considerado limpo e eficiente que dispensa o uso de agentes químicos redutores e surfactantes, permitindo a obtenção de nanopartículas de alta pureza. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia UV-Vis, Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS) Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada à espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), e espectroscopia Raman, possibilitando avaliar sua morfologia, composição e resposta óptica. As análises por MET indicaram que estruturas do tipo core-shell ou core-satellite podem ser formadas, embora sejam necessários estudos adicionais para confirmação detalhada da estrutura. Como prova de conceito, as nanopartículas sintetizadas foram utilizadas como substratos na técnica de Espalhamento Raman Intensificado por Superfície (SERS – Surface-Enhanced Raman Spectroscopy) para detecção de moléculas biológicas em solução aquosa. Foram investigadas cisteína, cisteamina, ureia, tioureia, glicina e ácido mercaptopropiônico, compostos contendo grupos funcionais de interesse para possível ligação com as nanopartículas híbridas. A análise dos espectros obtidos revelou assinaturas vibracionais características de cada molécula, evidenciando a eficiência das nanopartículas de Au-Fe(óxido) na amplificação do sinal Raman e sua potencialidade para aplicações biomédicas, incluindo detecção de biomarcadores proteicos, entrega direcionada de fármacos e desenvolvimento de biossensores magneto-plasmônicos.
Abstract: The synthesis of hybrid nanomaterials combining optical and magnetic properties has attracted great interest due to their potential applications in nanobiophotonics and molecular sensing. In this dissertation, Au-Fe(oxide) magneto-plasmonic hybrid nanoparticles were synthesized using the laser ablation in liquid solution (LASiS) technique, a physical synthesis method considered clean and efficient, which does not require chemical reducing agents or surfactants, allowing the production of high-purity nanoparticles. The samples were characterized by UVVis spectroscopy, Dynamic Light Scattering (DLS), Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled with Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM), and Raman spectroscopy, enabling the evaluation of their morphology, composition, and optical response. TEM analyses indicated that either core-shell or coresatellite structures could be formed, although further studies are needed for detailed structural confirmation. As proof of concept, the synthesized nanoparticles were used as substrates in Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) for the detection of biological molecules in aqueous solutions. Cysteine, cysteamine, urea, thiourea, glycine, and mercaptopropionic acid were investigated, compounds containing functional groups of interest for potential binding to the hybrid nanoparticles. The analysis of the obtained spectra revealed characteristic vibrational signatures for each molecule, demonstrating the efficiency of Au-Fe(oxide) nanoparticles in enhancing the Raman signal and their potential for biomedical applications, including protein biomarker detection, targeted drug delivery, and the development of magneto-plasmonic biosensors.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39302
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