Síntesis y caracterización de coloides de nanopartículas y clusters metálicos con propiedades plasmónicas y magnéticas asistida por ablación láser. Aplicaciones - Guerrero Vanegas, Maria Alejandra (2024)
La Plasmónica explora las propiedades y características de la interacción entre las ondas electromagnéticas y las superficies metálicas en la escala nanométrica. En estas condiciones se observan resonancias asociadas al tamaño de las nanoestructuras (aisladas o ensambladas), que son muy interesantes en aplicaciones en diversos campos como el de la biomedicina, biotecnología, nuevos materiales, nanoscopías ultrasensibles basadas en refuerzo de campo, espectroscopía Raman ultrasensible, entre otras.Un aspecto importante dentro de la Plasmónica es el estudio de las propiedades ópticas de nanopartículas (NPs) de metales nobles y de transición menores a 10 nm de radio, tanto desde un punto de vista básico (dependencia de la función dieléctrica con el tamaño de la NP, análisis de la susceptibilidad dieléctrica de orden superior), como desde un punto de vista aplicado, en lo que hace al desarrollo de sensores biológicos y de procesos químicos.Este trabajo avanza en la síntesis de NPs y nanoclusters (NCs) de metales nobles, de transición y de aleaciones, en el estudio de sus propiedades desde un enfoque tanto teórico como experimental, y en el desarrollo de aplicaciones orientadas al sensado.Las NPs metálicas han sido generadas mediante la síntesis de ablación láser de pulsos ultracortos en blancos sólidos, y también se ha utilizado la síntesis química para obtener NPs y NCs de metales nobles, y nanoestructuras híbridas de metal y grafeno.La caracterización de las propiedades de NPs y NCs se ha realizado tanto a través del estudio teórico como experimental. En la caracterización experimental hemos utilizado la técnica de espectroscopía UV-VIS complementada con microespectroscopía Raman y espectroscopía de fluorescencia para estudiar las suspensiones coloidales. Adicionalmente está contemplado el uso de otras técnicas de caracterización como AFM, HRTEM, SAXS y la técnica de Z-scan para la determinación de susceptibilidad no lineal de coloides metálicos.En cuanto al aspecto teórico, se ha avanzado en el estudio de las propiedades de nanoestructuras de tamaños menores a 10 nm usando la aproximación de dipolo discreto y algoritmos de teoría de Mie, incluyendo correcciones por tamaño en la función dieléctrica; también se han estudiado las propiedades estructurales y ópticas de NCs metálicos de pocos átomos usando la teoría del funcional de la densidad.Por último, en el aspecto relacionado con las aplicaciones, el plan de trabajo contempla el diseño de sensores de partícula aislada para la detección de diferentes productos presentes en procesos oxidativos y su aplicación a procesos catalíticos. En este sentido se ha realizado el estudio teórico y experimental del refuerzo SERS de nanoestructuras metálicas e híbridas orientado al desarrollo de sensores de analitos en bajas concentraciones.