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Título: Filme de poiestireno nanoestruturado aplicado ao sensoriamento espectroscópico de glifosato em água
Título(s) alternativo(s): Nanostrucutured polystirene film applied to spectroscopic sensing of glyphosate in water
Autor(es): Martins, Victor Hugo
Orientador(es): Fabris, José Luís
Palavras-chave: Filmes finos
Detectores ópticos
Nanopartículas
Poliestireno
Ressonância de plasmon de superfície
Água - Teor de glifosato
Thin films
Optical detectors
Nanoparticles
Polystyrene
Surface plasmon resonance
Water - Glyphosate content
Data do documento: 29-Out-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: MARTINS, Victor Hugo. Filme de poliestireno nanoestruturado aplicado ao sensoriamento espectroscópico de glifosato em água. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: O presente trabalho descreve o desenvolvimento, caracterização e aplicação de filmes finos de poliestireno funcionalizados com nanopartículas de ouro para o sensoriamento de glifosato em água. Os filmes finos foram depositados em substratos de vidro por Spin Coating, o que permitiu controlar a espessura conforme a rotação aplicada. A caracterização ótica dos filmes foi realizada utilizando espectroscopia ultravioleta-visível em conjunto com o método de Swanepoel, permitindo o cálculo das espessuras e dos índices de refração. Para rotações por minuto entre 600 e 4500, as espessuras variaram entre 489 e 1140 nm, enquanto os índices de refração variaram de 1,57 a 1,74 na faixa de comprimento de onda de 370 a 990 nm, enquanto. A funcionalização dos filmes foi realizada com nanopartículas de ouro sintetizadas com cisteamina, utilizando borohidreto de sódio como agente redutor. Os filmes funcionalizados mostraram capacidade de detectar variações específicas no espectro de absorção após o contato com soluções de glifosato em concentrações de 0,4 ¼M a 4 mM. Uma curva de calibração foi gerada utilizando ajuste alométrico, e o limite de detecção obtido foi de 424 ¼g/L, quantidade inferior ao valor máximo permitido pela legislação brasileira para a quantidade de glifosato em água. O sistema sensor mostrou-se financeiramente vantajoso, quando comparado com os métodos tradicionais de detecção, utilizando materiais de baixo custo e um processo de fabricação simples. A operação do sensor também se destacou pela sua simplicidade, dependendo apenas da interação direta entre o filme funcionalizado e o analito, sem a necessidade de protocolos complexos durante a análise.
Abstract: The present study describes the development, characterization, and application of polystyrene thin films functionalized with gold nanoparticles for glyphosate sensing in water. The polystyrene thin films were deposited on glass substrates using Spin Coating, allowing the control of film thickness based on the applied rotational speeds. The optical characterization of the films was performed using UV-Vis spectroscopy combined with the Swanepoel method, enabling the calculation of film thickness and refractive indices. For rotation speeds ranging from 600 to 4500 rpm, the film thickness varied between 489 and 1140 nm, while the refractive indices ranged from 1.57 to 1.74 in the wavelength range of 370 to 990 nm. The films were functionalized with gold nanoparticles synthesized with cysteamine, using sodium borohydride as the reducing agent. The functionalized films demonstrated the ability to detect specific variations in the absorption spectrum after contact with glyphosate solutions at concentrations ranging from 0.4 ¼M to 4 mM. A calibration curve was generated using allometric fitting, resulting in a detection limit of 424 ¼g/L, which is below the maximum permissible level set by Brazilian legislation for glyphosate in water. The sensor system proved to be cost-effective compared to traditional detection methods, utilizing low-cost materials and a simple fabrication process. The operation of the sensor also stood out for its simplicity, relying solely on the direct interaction between the functionalized film and the analyte, without requiring complex protocols during the analysis.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35609
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