Una nueva figura de mérito para evaluar el factor de incremento SERS de agregados de nanopartículas de oro

MERCADAL, P. A.; ENCINA, E. R.; CORONADO, E. A.

La Plata

Congreso; XXII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2021

AAIFQ

IntroducciónLos agregados de nanopartículas de oro (Au NPs) son una de las nanoestructuras másempleadas como sustratos coloidales en la espectroscopia SERS (del inglés, SurfaceEnhanced Raman Spectroscopy), principalmente debido a su capacidad para generarenormes incrementos de campo cercano. Sin embargo, las definiciones disponibles paradeterminar el factor de incremento (FI) tales como AEF (del inglés, AnalyticalEnhacement Factor), entre otras; presentan limitaciones importantes para describiradecuadamente el desempeño cuantitativo y calidad de plataformas SERS. En estacontribución, se presenta una nueva figura de mérito denominada Factor de Incrementode la Concentración Activa (FICA) para evaluar el FI SERS de agregados de Au NPs.Los valores obtenidos de FICA se comparan con los de AEF y cálculos teóricos de factorde incremento (EFEF, del inglés, Electromagnetic Field Enhacement Factor).ResultadosLa clave de esta nueva figura de mérito es calcular la concentración activa SERS demoléculas (CSERS activa) que contribuyen significativamente a la señal SERS. Losexperimentos se efectuaron induciendo la agregación, con un muy bajo grado defuncionalización, de Au NPs de 55±5 nm de diámetro mediante interacciones condiferentes concentraciones (10-9-10-12M) de dopamina (DA). La simulaciónelectrodinámica de los espectros de extinción de los respectivos agregados de Au NPspermitió, mediante una nueva expresión analítica, determinar las fracciones yconcentraciones de las estructuras predominantes (monómeros, dímeros y trímeros).Considerando que en promedio 1 molécula de DA localizada en la región interpartículaes la que contribuye a el incremento SERS de cada agregado se determinó laCSERS activa. Los valores obtenidos están en el orden picomolar, independientemente dela cantidad de DA agregada. Utilizando los resultados de CSERS activa se calculó el FICApara cada condición experimental resultando en un valor constante (del orden 1010), enexcelente acuerdo con cálculos de EFEF. En contraste, los valores de AEF varían paralas mismas condiciones experimentales en ordenes de magnitud, ya que dependen engran medida de la concentración analítica de DA.ConclusionesLos resultados presentados indican que FICA constituye una figura de mérito másrigurosa que AEF para determinar el FI. Además, el hecho que los valores de FICAmuestren un excelente acuerdo con los cálculos de máximo incremento teórico de EFEFdemuestra que FICA permite hacer comparaciones directas con los cálculos teóricos.