Síntese/Fabricação e caracterização de micro e nanoestruturas para aplicação na fotônica e plasmônica.

Abstract

O objetivo principal deste trabalho foi preparar e caracterizar coloides contendo estruturas micro e nanométricas de metais nobres (Ag e Au) para aplicações fotônicas. Tais estruturas apresentam propriedades ópticas, eletrônicas e catalíticas muito importantes que vêm sendo estudadas e exploradas exaustivamente desde a década passada. A produção destes colóides foi feita por três abordagens diferentes: Ablação laser em ambiente líquido (LAL), redução química na presença de agente oxidante e fotorredução utilizando LEDs de baixo custo operando na região do visível-infravermelho. Nas nanopartículas fabricadas por LAL em diferentes solventes na presença de PVP, o tamanho médio encontrado foi de 26,2 nm em água, 21,6 nm em álcool etílico e 18,7 nm em etileno glicol. As sínteses que empregaram reações de redução química e a fotoredução utilizando LEDs permitiram a sintonização das bandas de plasmons das nanopartículas variando a quantidade do precursor adicionado ao sistema e pela escolha do comprimento de onda de irradiação. A sintonizabilidade das bandas de plasmons das partículas sintetizadas por redução química foi possível na faixa de 460 a 850 nm. O tamanho médio das partículas produzidas por fotoredução foi encontrado na faixa de 30 a 150 nm dependendo do comprimento de onda do LED empregado. As frequências de ressonância dos plasmons de superfície destas partículas corresponderam aos comprimentos de onda de 475, 510, 580 e 725 nm obtidos por irradiação em 467, 475, 520 e 630 nm, respectivamente. Partículas micrométricas do tipo estrela e nanoprismas de ouro com tamanhos na faixa de 30 a 250 nm também foram preparados em etileno glicol e PVP por fotorredução com LEDs. A técnica de purificação dos colóides por centrifugação em gradiente viscoso de sacarose mostrou-se eficiente na homogeneização da dispersão de tamanhos e formas. O coeficiente de absorção de três fótons dos nanoprismas de ouro no comprimento de onda de 800 nm foi de ≈ 8,9 x 10-21 cm3/W2. As técnicas de caracterização empregadas neste trabalho foram: Absorção UV-visível, mobilidade eletroforética, Raios X, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de elétrons e Varredura - Z (Z-Scan).