Development of Plasmonic Materials for Application in Biosensors.

The goal of this work was to synthesize and characterize gold and silver nanoparticles, and obtaining thin films from these nanoparticles aiming for application in sensors for biomolecules detection. Metallic nanoparticles were synthesized through a procedure that allowed for controlled spherical shape with narrow size distribution. The results presented in this work were focused on the optical (plasmonic) properties of both nanoparticles and films (multilayer) adsorbed on 1cm2 of glass substrate, in addition to demonstrate the plasmonic sensitivity of these films on detecting the molecules bound to the plasmonic material surface. Gold and silver nanoparticles were synthesized by the reduction from their corresponding metallic ions, using as reducing agent and stabilizer sodium citrate and sodium borohydride in excess, respectively. Optical, sensing, electrochemical and morphological properties of the nanoparticles and thin films were obtained by uv-vis spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and cyclic voltammetry (in this case the nanoparticles films were adsorbed on fluorine doped tin oxide). Uv-vis spectroscopy allowed monitoring the plasmonic bands shifts; evaluating the temperature effect on the optical properties of both colloidal nanoparticles and films of nanoparticles; evaluating the sensitivity of the plasmonic substrates to detecting changes in refractive index close to the surface and finally to detect binding events close to the surface using the interaction between biotin and streptavidin. Therefore the use of these metal nanoparticles in thin films is a simple, fast and effective for use in biosensors.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste trabalho teve como objetivo a síntese e caracterização de nanopartículas de ouro e de prata, e a obtenção de filmes finos destas nanopartículas para aplicação em sensores utilizados na detecção de biomoléculas. Nanopartículas metálicas foram sintetizadas através de procedimentos que permitiram obtenção controlada de formatos esféricos, com pequena distribuição de tamanho. Os resultados apresentados nesta dissertação foram centrados nas propriedades ópticas (plasmônicas) das nanopartículas em meio coloidal e dos seus filmes (de múltiplas camadas) depositados em substrato de vidro em uma área de 1,0 cm2, assim como em demonstrar a sensibilidade plasmônicas destes filmes para detecção de moléculas ligadas sobre a superfície das nanopartículas. As nanopartículas de ouro e de prata foram sintetizadas por redução dos íons metálicos correspondentes, utilizando como agente redutor e estabilizante citrato de sódio e borohidreto de sódio, em excesso, respectivamente. As propriedades ópticas, sensoriais, eletroquímicas e morfológicas das nanopartículas e dos filmes de nanopartículas, em substrato de vidro, foram obtidas através de análises de espectroscopia uv-vis, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por energia dispersiva e voltametria cíclica (para esta última análise os filmes de nanopartículas foram depositados sobre vidro recoberto com um filme de óxido de estanho dopado com flúor). Espectroscopia de uv-vis permitiu monitorar o deslocamento de energia dos modos plasmônicos, avaliar o efeito da temperatura nas propriedades ópticas das nanopartículas coloidais, avaliar a sensibilidade dos substratos plasmônicos em detectar alterações de índice de refração próximas a superfície e finalmente na detecção das moléculas biotina e estreptavidina. Portanto a utilização dessas nanopartículas metálicas em filmes finos é um método simples, rápido e eficaz para aplicação em biossensores