Manipulación óptica, nanotermometría y crecimiento inducido por plasmónica de nanopartículas individuales

• Autores: Martínez, Luciana Paula
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Stefani, Fernando Daniel; Violi, Ianina Lucila
• Materia: NANOPARTICULAS PLASMONICAS; FOTOLUMINISCENCIA; NANOTERMOMETRIA; IMPRESION OPTICA; QUIMICA ASISTIDA POR PLASMONICA; PLASMONIC NANOPARTICLES; PHOTOLUMINESCENCE; NANOTHERMOMETRY; OPTICAL PRINTING; PLASMONIC-ASSISTED CHEMISTRY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Las nanopartículas (NPs) metálicas se destacan por su fuerte interacción con la luz, mediada por resonancias plasmónicas superficiales localizadas. Esta permite su manipulación mediante fuerzas ópticas y está asociada una serie de fenómenos que resultan relevantes en nanotecnología, como el calentamiento localizado, la amplificación del campo cercano y la generación de portadores de carga de alta energía. Para aprovechar eficientemente estos fenómenos, es ventajoso realizar mediciones directas de las propiedades ópticas y fototérmicas a nivel de partícula individual. Con este objetivo, se mejoraron las capacidades espectroscópicas de un instrumento de manipulación óptica de NPs para monitorear espectros de dispersión o de fotoluminiscencia, y se aplicaron a una serie de nuevos métodos de medición de partículas individuales. En una primera aplicación, el Capítulo 4 presenta una innovadora clase de nanotermometría de NPs basada en imágenes hiperespectrales de fotoluminiscencia. Esta técnica se aplicó para determinar la temperatura y el coeficiente de calentamiento fototérmico de NPs esféricas de oro en diversos entornos, así como de NPs híbridas de oro-paladio, relevantes en catálisis. En el Capítulo 5, las espectroscopías de dispersión y fotoluminiscencia se utilizaron para caracterizar la impresión óptica de nanoestrellas de oro con láseres de diferentes longitudes de onda. Asimismo, el nuevo método de nanotermometría permitió verificar condiciones de impresión con bajo calentamiento, evitando deformaciones y preservando la compleja morfología de las nanoestrellas. En el Capítulo 6, se describe una tercera aplicación de la espectroscopía de fotoluminiscencia en tiempo real para realizar un control fino en lazo cerrado del crecimiento inducido por plasmónica de NPs esféricas de oro y se llevaron a cabo estudios preliminares en función de la longitud de onda del láser. Estas nuevas capacidades permitieron establecer una plataforma robusta para el estudio sistemático de las propiedades ópticas y fototérmicas de NPs plasmónicas individuales.
Metallic nanoparticles (NPs) stand out for their strong interaction with light, mediated by localized surface plasmon resonances. This interaction allows the manipulation of NPs through optical forces, and is also associated with a series of phenomena that are relevant for nanotechnology, such as localized heating, near-field enhancement, and the generation of hot- carriers. To effectively exploit these phenomena, it is advantageous to perform direct measurements of optical and photothermal properties at the single-particle level. In this thesis, the spectroscopic capabilities of an instrument for optical manipulation of NPs were improved to monitor scattering or photoluminescence spectra, enabling new types of single-particle measurements. In a first application, Chapter 4 presents an innovative nanothermometry for NPs based on hyperspectral photoluminescence images. This technique was applied to determine the temperature and photothermal heating coefficient of spherical gold NPs in various environments, as well as gold-palladium hybrid NPs, relevant in catalysis. In Chapter 5, scattering and photoluminescence spectroscopies were used to characterize the optical printing of gold nanostars at different laser wavelengths. Likewise, the new nanothermometry method made it possible to verify printing conditions with low heating, avoiding reshaping and preserving the complex morphology of the nanostars. In Chapter 6, a third application of real-time photoluminescence spectroscopy is described to perform fine closed-loop control of the plasmon-assisted growth of spherical gold NPs, and preliminary studies were conducted as a function of the laser wavelength. With these new capabilities, a robust platform for the systematic study of the optical and photothermal properties of single plasmonic NPs has been established.
Fil: Martínez, Luciana Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.