Proceso de agregación de nanopartículas metálicas por puentes moleculares: caracterización óptica, morfológica y modelado electrodinámico

LUIS A. PEREZ; , EDUARDO A. CORONADO

Carlos Paz

Congreso; 97a. Reunion de la Asociación Física Argentina; 2012

En el presente trabajo se ha realizado un estudio detallado de la dependencia de las propiedades ópticas y coloidales con el tamaño de los agregados de NPs metàlicas. Con este fin nanoesferas de diferentes tamaños fueron sintetizadas por el método de Turkevich, luego la agregaciòn de las NPs fue producida a través del agregado de 4-aminofenol el cual actúa como puente molecular (por interaccòn de puente hidrogeno entre NPs vecinas). Durante el proceso de agregación tanto el tamaño del coloide, su carga, como sus propiedades ópticas de campo cercano y lejano fueron monitoreados. La cinètica del proceso de agregación de las NPs fue estudiado en forma simultànea por espectroscopìa UV-visible, dispersión Rayleigh dinàmica (Dynamic Light Scattering) y espectroscopía Raman de las molèculas de aminofenol situados en el gap interpartìcula. El espectro UV-visible mostró inicialmente el espectro correspondiente a NPs aisladas evidenciado por una resonancia marcada (plasmòn) entre 520 a 550nm (segùn el tamaño de la NP), al transcurrir la agregaciòn se observa la formaciòn de una segunda banda a longitudes de onda mayores (600-800nm), correspondiente a la interacciòn entre NPs. La posición de la banda de acoplamiento entre NPs depende del tamaño del coloide inicial y del tamaño del puente molecular. Simultàneamente se determinò tanto la distribuciòn de tamaños de los nanoagregados por DLS para cada tiempo, como el potencial Z que permite estimar la estabilidad relativa de los nanoagregados formados. Finalmente las propiedades de campo cercano fueron determinadas por SERS a diferentes longitudes de onda de excitación. Se observó que inicialmente estando la NPs no agregadas, no aparecen las señales de los modos vibracionales del aminofenol, pero a medida que las NPs van aglomerándose se comienza a observar la señal Raman exaltada de estos modos. El comportamiento dinámico del incremento Raman depende entre otros factores del tamaño de las NPs utilizadas. Tomando en cuenta las características experimentales observadas se realizó el modelado electrodinámico de los sistemas, logrando de este modo una mayor comprensión de los fenómenos ópticos observados, ya que al incrementarse el tamañoo de los agregados se observa que el campo electromagnético en el interior del agregado comienza a decrecer, donde las NPs externas apantallan a las internas. Como contraparte los resultados de campo cercano y lejano obtenidos del modelado electrodinámico permitieron predecir el comportamiento de los experimentos. Por último se realizaron experimentos preliminares enfocados al estudio de la agregación de nanovarillas de oro y partículas núcleo coraza? Au@SiO2 y el efecto del pH del medio y la concentración del puente molecular en la cinética de agregación.