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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34305| Título: | Estudo de compósitos de nanopartículas de ouro, complexo luminescente e polipirrol para potencial aplicação em sensores óptico-eletrônicos |
| Título(s) alternativo(s): | Study of gold nanoparticle, luminescent complex and polypyrrole composites for potential application in optical-electronic sensors |
| Autor(es): | Passarin, Mariana Rigo |
| Orientador(es): | Adati, Renata Danielle |
| Palavras-chave: | Nanocompósitos (Materiais) Óptica eletrônica Nanopartículas - Propriedades ópticas Polímeros condutores Fluorescência Análise espectral Nanocomposites (Materials) Electron optics Nanoparticles - Optical properties Conducting polymers Fluorescence Spectrum analysis |
| Data do documento: | 27-Mar-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | PASSARIN, Mariana Rigo. Estudo de compósitos de nanopartículas de ouro, complexo luminescente e polipirrol para potencial aplicação em sensores óptico-eletrônicos. 2024. Dissertação (Mestrado em Químíca) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024. |
| Resumo: | A fluorescência intensificada por metal (MEF) é um fenômeno que mudanças nas propriedades espectrais de compostos luminescentes quando estão próximos da superfície de nanopartículas metálicas (Nps), podendo resultar na intensificação da fluorescência, aumento da absorção e tempo menor de decaimento radioativo. Este efeito se mostra interessante para aplicações em sensores óptico-eletrônicos uma vez que permite o monitoramento da intensificação da emissão por diferentes fatores, como tamanho, forma e concentração das Nps. Neste estudo relatamos a síntese e caracterização de compósitos luminescentes baseados em nanopartículas de ouro (AuNps) ancoradas ou adsorvidas ao complexo luminescente [Eu(tta)3(H2O)2], em que tta = thenoiltrifluoracetona, na presença do polímero polipirrol (Ppy), buscando sinergia entre as fases e melhoria das propriedades em comparação com componentes isolados, visando futuras aplicações no sensoriamento óptico-eletrônico e na confecção de dispositivos eletrônicos baseados em fibras ópticas. Os nanocompósitos foram sintetizados variando a quantidade de monômero pirrol, precursor de ouro ácido cloroáurico (HAuCl4) e complexo de európio. Por espectroscopia UV-Vis foi identificada a banda plasmônica das AuNps em aproximadamente 450 nm, e também as bandas de absorção do ligante tta (~375 nm) e do polímero Py (~250 nm). As imagens de TEM confirmaram a presença de material cristalino e forneceram evidências de que o polímero atua como estabilizador na formação das Nps. Por difratometria de raios X (DRX) foi confirmada a presença das nanopartículas metálicas pela presença do pico do ouro na fase cúbica de face centrada, e através da equação de Scherrer, encontrado um tamanho médio de aproximadamente 43,9 nm. Espectros de emissão mostraram transições intraconfiguracionais do íon Eu3+ para todas as condições de amostras. Picos correspondentes ao polipirrol foram obtidos nos espectros Raman em 1591 cm-1, 1351 cm-1 e 1065 cm-1. Imagens de microscopia óptica confocal dos nanocompósitos híbridos mostraram a presença de sinais tanto para o complexo de európio quanto para o polímero e imagens de AFM sugeriram que a presença do complexo promove alterações na superfície da amostra, com valores de amplitude de pico de vale mais altos do que à superfície sem a presença do complexo. Este estudo revela potencial para aplicações em sensoriamento em dispositivos óptico-eletrônicos pois a MEF possibilita, além do sensoriamento pela plasmon do ouro, o monitoramento através do perfil de intensidade e variação dos comprimentos de onda das transições intraconfiguracionais. |
| Abstract: | Metal-enhanced fluorescence (MEF) is a phenomenon characterized by changes in the spectral properties of luminescent compounds when they are near the surface of metallic nanoparticles (Nps), potentially resulting in enhanced fluorescence, increased absorption, and reduced radiative decay time. This effect is of interest for applications in optoelectronic sensors as it allows the monitoring of emission enhancement through various factors such as the size, shape, and concentration of Nps. In this study, we report the synthesis and characterization of luminescent composites based on gold nanoparticles (AuNPs) anchored or adsorbed onto the luminescent complex [Eu(tta)3(H2O)2], where tta = thenoyltrifluoroacetone, in the presence of the polymer polypyrrole (Ppy), aiming for synergy between the phases and improved properties compared to isolated components, with a view towards future applications in optoelectronic sensing and the fabrication of optical fiber-based electronic devices. The nanocomposites were synthesized by varying the amounts of pyrrole monomer, gold precursor chloroauric acid (HAuCl4), and europium complex. UV-Vis spectroscopy identified the plasmonic band of AuNPs at approximately 450 nm, as well as the absorption bands of the tta ligand (~375 nm) and the Py polymer (~250 nm). TEM images confirmed the presence of crystalline material and provided evidence that the polymer acts as a stabilizer in the formation of the Nps. X-ray diffraction (XRD) confirmed the presence of metallic nanoparticles by identifying the gold peak in the face-centered cubic phase, and through the Scherrer equation, an average size of approximately 43.9 nm was found. Emission spectra showed intra-configurational transitions of the Eu3+ ion for all sample conditions. Peaks corresponding to polypyrrole were obtained in the Raman spectra at 1591 cm-1, 1351 cm-1, and 1065 cm-1. Confocal optical microscopy images of the hybrid nanocomposites showed the presence of signals for both the europium complex and the polymer, and AFM images suggested that the presence of the complex induces changes on the sample surface, with higher peak-to-valley amplitude values compared to the surface without the complex. This study reveals potential for applications in sensing in optoelectronic devices, as MEF enables not only plasmon-based sensing by gold but also monitoring through the intensity profile and variation of intra-configurational transition wavelengths. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34305 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Química |
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