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Previous issue date: 2017-01-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Ciência e Tecnologia / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Light interaction with the electronic cloud of metallic nanoparticles at frequencies that are
resonant with the natural oscillation frequency of the cloud is known to excite localized surface plasmons. This phenomenon is widely used to enhance the Raman signal, known to have small cross sections. The technique, known as surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), enables the detection of chemical and biological species with high sensitivity. However, charge transfer mechanisms, adsorption/desorption and changes in the substrate morphology induce temporal instability of the SERS signal, known as blinking, which is an obstacle to the precise detection of the molecules under analysis. In this work, we, therefore, propose a SERS substrate composed of graphene oxide and gold nanorods, capable of suppressing the temporal fluctuations in the intensity of the spectrum. Temporal stability is statistically determined by the coefficient of variation of the integrated spectra, from which it is verified that, with the addition of graphene oxide, the nanocomposite is five times more stable than with gold nanorods only. The stability improvement is attributed to the removal of the nanorods’ surfactant from plasmonic hot spots due to graphene oxide-surfactant interaction. Thus, the nanocomposite is used as a reliable SERS substrate in the detection of Rhodamine 640. The analysis indicates a Rodamine detection that is four times more stable with the nanocomposite, than without graphene oxide. The nanocomposite is then used for the coating of the inner surface of microcapillaries. Graphene oxide and gold nanorod suspensions are subsequently used to fill the capillaries, with a drying step for the evaporation of solvents in between each filling stage. The continuous coating of the capillary fibers with the nanocomposite is verified by Raman spectroscopy, and Rhodamine 640 is used as a probe molecule, this time inside the capillaries, for SERS analysis. The microcapillaries allow for the use of small amounts of sample, and smaller concentrations than those detected with other reported optofluidic substrates are measured. / A interação da luz com a nuvem eletrônica de nanopartículas metálicas em frequências que
apresentam ressonância com a frequência natural de oscilação da nuvem é conhecida por gerar
a excitação de plásmons localizados de superfície. Este efeito é amplamente utilizado na
amplificação do sinal Raman, conhecido por possuir baixas seções de choque. A técnica,
conhecida como espectroscopia Raman amplificada por superfície (SERS), possibilita a
detecção de espécies químicas e biológicas com altíssima sensibilidade. Entretanto,
mecanismos de troca de carga, adsorção/dessorção e alterações na morfologia do substrato
induzem uma instabilidade temporal do sinal SERS, fenômeno conhecido como blinking, que
é um obstáculo na detecção precisa das moléculas em análise. Neste trabalho, propomos,
portanto, um substrato SERS composto de óxido de grafeno e nanobastões de ouro, capaz de
suprimir as flutuações temporais na intensidade do espectro. A estabilidade temporal é
estatisticamente determinada pelo coeficiente de variação da integral do espectro, de onde
verifica-se que com a adição de óxido de grafeno, o nanocompósito apresenta estabilidade cinco
vezes superior comparado à detecção com nanobastões de ouro somente. A melhoria na
estabilidade é atribuída à remoção do surfactante dos nanobastões dos hot spots, o que ocorre
devido à interação óxido de grafeno-surfactante. Assim, o nanocompósito é utilizado como um
substrato SERS confiável na detecção de Rodamina 640. A análise aponta para uma detecção
quatro vezes mais estável da Rodamina no nanocompósito comparada ao sinal proveniente da
molécula em nanobastões sem óxido de grafeno. O nanocomposito é, então, utilizado no
revestimento das paredes internas de microcapilares para detecção SERS optofluídica. Para
isso, suspensões de óxido de grafeno e de nanobastões de ouro eram subsequentemente
utilizadas para preencher os capilares, com secagem por evaporação dos solventes entre as
etapas de preenchimento. Verifica-se o revestimento contínuo das fibras capilares com o
nanocompósito por espectroscopia Raman, e Rodamina 640 é utilizada como mólecula de
prova, dessa vez introduzida no interior dos capilares para análises de SERS. Os microcapilares
permitem a utilização de pequenas quantidades de amostra, e concentrações inferiores àquelas
detectadas com outros substratos optofluídicos reportados na literatura são medidas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.mackenzie.br:tede/3325 |
| Date | 24 January 2017 |
| Creators | Vianna, Pilar Gregory |
| Contributors | Matos, Christiano José Santiago de, Camargo, Pedro Henrique Cury, Oliveira, Rafael Euzébio Pereira de |
| Publisher | Universidade Presbiteriana Mackenzie, Engenharia Elétrica, UPM, Brasil, Escola de Engenharia Mackenzie (EE) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do Mackenzie, instname:Universidade Presbiteriana Mackenzie, instacron:MACKENZIE |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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