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Título: Ablação via laser para síntese de nanopartículas de liga híbrida Au-Ag para aplicações em nanobiofotônica
Título(s) alternativo(s): Laser ablation for synthesis of Au-Ag hybrid alloy nanoparticles for applications in nanobiophotonics
Autor(es): Feilstrecker Junior, Sido
Orientador(es): Bezerra Junior, Arandi Ginane
Palavras-chave: Ablação a laser
Nanopartículas - Propriedades ópticas
Plásmons (Física)
Raman, Efeito
Laser ablation
Nanoparticles - Optical properties
Plasmons (Physics)
Raman effect
Data do documento: 14-Nov-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: FEILSTRECKER JUNIOR, Sido. Ablação via laser para síntese de nanopartículas de liga híbrida Au-Ag para aplicações em nanobiofotônica. 2025. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025.
Resumo: A síntese de nanopartículas metálicas híbridas representa um dos grandes desafios da nanociência atual, em razão da necessidade de métodos reprodutíveis, rápidos e ambientalmente limpos. Neste trabalho, investigou-se a produção de nanopartículas de ouro e prata (Au-Ag) por meio da técnica de ablação a laser em meio líquido (LASiS), visando à formação de uma liga homogênea para aplicações em nanobiofotônica. O processo foi conduzido em duas etapas: (i) síntese inicial de coloides de Au e Ag com laser de fibra em 1064 nm, e (ii) reirradiação da mistura coloidal utilizando laser Nd:YAG em 532 nm. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz (DLS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e difração de elétrons em área selecionada (SAED). Os resultados de UV-Vis indicaram a transição de picos bimodais para um único pico centrado em 495 nm após 25 minutos de irradiação, confirmando a formação da liga metálica. Além disso, demonstrou-se a possibilidade de realizar o ajuste plasmônico, controlando o pico de ressonância de 400 nm (prata) até 525 nm (ouro), em incrementos ajustáveis conforme a proporção relativa de Au e Ag na síntese. As análises de SAED corroboraram a presença de estrutura Cúbica de Face Centrada com valores de d-spacing intermediários entre Au e Ag puros. A técnica de SERS, aplicada com ureia como teste molecular, revelou aumento significativo do sinal Raman devido à formação de hotspots plasmônicos. Conclui-se que a abordagem LASiS em duas etapas é eficiente para a obtenção de nanopartículas híbridas Au-Ag de alta pureza, estabilidade coloidal e propriedades ópticas ajustáveis, com elevado potencial para biossensores e dispositivos fotônicos, além de se configurar como alternativa sustentável a métodos químicos convencionais.
Abstract: The synthesis of hybrid metallic nanoparticles remains a major challenge in nanoscience due to the need for reproducible, fast, and environmentally friendly methods. In this work, we investigated the production of gold-silver (Au-Ag) nanoparticles through laser ablation in liquid (LASiS), aiming at the formation of a homogeneous alloy for nanobiophotonic applications. The process was carried out in two steps: (i) initial synthesis of Au and Ag colloids using a 1064 nm fiber laser, and (ii) re-irradiation of the mixed colloids with a 532 nm Nd:YAG laser. The samples were characterized by UV-Vis spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM), and selected area electron diffraction (SAED). UV-Vis results indicated the transition from bimodal plasmon peaks to a single peak centered at 495 nm after 25 minutes of irradiation, confirming alloy formation. Importantly, the experiments demonstrated the possibility of plasmon tuning, enabling control of the resonance peak from 400 nm (silver) to 525 nm (gold), with intermediate values depending on the relative Au:Ag ratio. SAED analyses corroborated a face-centered cubic (FCC) structure with d-spacing values intermediate between pure Au and Ag. SERS experiments with urea as probe molecules revealed significant Raman signal enhancement due to plasmonic hotspot formation. We conclude that the two-step LASiS approach is effective for obtaining pure and stable Au-Ag hybrid nanoparticles with tunable optical properties, showing strong potential for biosensors and photonic devices, while offering a sustainable alternative to conventional chemical methods.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39292
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