MSc Tesis – Resumen - Blog de Luis Abraham

Implementación de un Sensor de Plasmones Superficiales
usando Nanopartı́culas de Au–Fe3 O4
por Fı́s. Luis Abraham Garcı́a Hernández
Sección de Electrónica del Estado Sólido, Departamento de Ingenierı́a Eléctrica, Cinvestav
Resumen
En esta tesis se diseñó un sensor de resonancia de plasmones superficiales (SPR) bastante sensible, que emplea nanopartı́culas core-shell de Au-Fe3 O4 (NP) para su implementación
como un biosensor. Se fabricó una configuración óptica basada en SPR, que posee un láser
de He-Ne (633nm) que pasa a través de un polarizador, seleccionando ası́ una polarización
transversal. Éste se hace incidir sobre la superficie de un sensor funcionalizado. El sensor se
monta en un dispositivo de rotación para controlar la incidencia de la luz. Se midió la intensidad del haz del láser que se refleja desde la superficie del sensor usando un fotodetector
conectado a un sistema de adquisición de datos. Para los ensayos con NP, se aplica un campo
magnético externo debajo del sensor usando un imán.
Se preparó el sensor en acrı́lico, sobre el que se formó una capa molecular auto-ensamblada
para activar el sensor por inmovilización de NP. La base se cubrió con un vidrio al que se
depositó oro formando una configuración prisma-metal-dieléctrico, llamada configuración de
Kretschmann. Las NP están asociadas con la amplificación de la señal de SPR causada debido
a los cambios del ı́ndice de refracción. Las NP core-shell son benéficas para la detección
plasmónica a través del cambio en el espectro de SPR. Este cambio se correlaciona con los
cambios en el medio dieléctrico. Las NP fueron sintetizadas mediante coprecipitación y se
encuentra que tienen un tamaño de 37.5nm y forma icosaédrica por análisis de imagen STEM
y el patrón de difracción de rayos X. Además, la formación de NP es evidente a partir de
los espectros UV-vis, exhibiendo un cambio en el pico de resonancia de plasmón superficial
de 520nm para NP de oro a 580nm para el core-shell. Se encontró que la frecuencia de
resonancia depende en gran medida del tamaño y la forma de las nanopartı́culas, ası́ como
las propiedades dieléctricas locales del medio circundante.
Para la comprensión de los plasmones superficiales (SP), se desarrolló un modelo fı́sico
mediante la resolución de las ecuaciones de Maxwell para una interfaz metal-dieléctrico.
Además, se ha desarrollado un modelo de dispersión de la luz por NP usando la teorı́a de
Rayleigh. Los resultados experimentales se compararon con el modelo fı́sico que describe la
respuesta a luz monocromática incidente sobre la configuración de Kretschmann. La respuesta
de SP se obtiene comparando el desplazamiento angular en la caı́da de la reflectividad cuando
se modifica la parte dieléctrica del sensor, confirmando que existe una correlación entre el
experimento y el modelo fı́sico. La respuesta asegura que el sistema se puede utilizar como
un biosensor para la detección de diferentes analitos en el futuro.
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