plasmónica

PLASMÓNICA:
Detección molecular intensificada sobre
nanopartículas metálicas
Irene Izquierdo Lorenzo
Grupo de Espectroscopías de Superficie y
Fotónica de Plasmones Superficiales
IEM - CSIC. Madrid, 27/04/2012
Espectroscopía
Interacción Radiación-Materia
Reflexión
Emisión
Dispersión
Luminiscencia
Luz
incidente
Transmisión
Absorción
Espectroscopías
• Absorción
• Extinción: LSPR
• Luminiscencia
• Dispersivas: Raman, XRD
Espectroscopías
S1
S0
¾ Espectroscopías intensificadas por… ¿nanoestructuras?
¿plasmones?
Qué es un plasmón
0,4
⇒ Tamaño de la nanopartícula
⇒ Forma de la nanopartícula
O Ag 60 nm
O Ag 35 nm
∆ Ag 35 nm
O Au 12 nm
0,3
Extinction
Espectroscopía de plasmón
localizado (LSPR)
λ e Intensidad dependen de
⇒ Naturaleza del metal (ε): Au, Ag, Cu
0,2
0,1
0,0
300
400
500
600
700
λ / nm
800
900
1000
Ganancia de Señal Espectroscópica
Debida a un aumento del campo EM cercano
Ganancia de Señal Espectroscópica
Sección Eficaz
Ausencia de Metal
Fluorescencia 10-16 cm2/mol
IR
Raman
10-18 cm2/mol
10-28 cm2/mol
Presencia de Metal
10-16 cm2/mol
SEF
10-18 cm2/mol
SEIR
10-22 cm2/mol
SERS
Sistemas implicados en
Surface-enhanced Spectroscopy
A
A
M NP
I
Aplicaciones de
Surface-enhanced Spectroscopy
¾ SERS: La espectroscopía Raman se hace sensible
Etchegoin, P., Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 (11) 7348–7349
Líneas de Investigación sobre SE(R)S
en el IEM:
Detección molecular:
Contaminantes, pigmentos, fármacos
Nanofabricación
Funcionalización
Interacción fármaco-biomolécula
Fenómenos superficiales: adsorción
Nanofabricación:
A) Electrodos metálicos
Ag
B) Fotorreducción
Láser
Ag+
Ciclos Redox
AgNO3
C) Coloides metálicos
- --- - - - -- - - - -- - -Obtención: Nucleación
-
Agregación
Coloides metálicos
¾ Control de la forma de las nanopartículas → Máxima intensificación
100 nm
100 nm
Adsorción Molecular y Catálisis
HO
O
NH2
HO
COOH
COOH
HO
O
N
H
OH
O
O
O
¾ Las características químicas de los analitos
delimitan su detectabilidad por SES
Detección de drogas de doping deportivo
¾ Del estudio de adsorción al análisis cuantitativo
SB
O
0,5
0,4
0,3
CB
TB
SB
0,2
0,1
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
-1
10 [Droga] / mol·L
0,8
(R)
N
H
0,6
4
TB
(S)
0,7
0,0
O
1800
1500
1200
900
-1
cm
600
Intensidad Banda Marcadora
NH2
Intensidad Raman
CB
Intensidad Banda Marcadora
0,8
CB
TB
SB
0,6
0,4
0,2
0,0
0,00
0,01
0,02
4
0,03
0,04
-1
10 [Droga] / mol·L
0,05
Funcionalización
¾ Cuando el analito no presenta afinidad por la
superficie de los metales plasmónicos
¾ Modificación de las características de interfase
Empleo de funcionalizadores
Drogas
Pigmentos
Ciclodextrinas
Calixarenos
O
O
O
H
O
O
O
H
O
O
Arquitecturas con Nanopartículas
¾ Core-shell magnéticos:
drug delivery + detección
50nm
50nm
Fe3O4@Ag
Fe3O4@Au
¾ Sistemas con distancia interpartícula controlado
Arquitecturas con Nanopartículas
¾ Empleo de moléculas bifuncionales
Cl
N
CH3
(+)
(+)
N
H3 C
-
Cl
Cl
Cl
Area de alta
intensificación EM
(Hot Spot)
H
H
Cl
Cl
Resumen
¾ La excitación de los LSPR de las NP de metales nobles (Au,
Ag, Cu) produce un campo electromagnético muy intenso en las
proximidades de la superficie de las NPs.
¾ Al situar una molécula en este campo (próxima a la
superficie) se da lugar un aumento en la sección eficaz de
diversas técnicas espectroscópicas, especialmente de Raman
¾ Este efecto permite la detección de moléculas a muy bajas
concentraciones. SERS combina información estructural con
elevada sensibilidad
… y aún queda mucho por descubrir!
Muchas gracias
Espero vuestras preguntas