Síntesis y caracterización de nanopartículas bimetálicas Au-Cu para una aplicación en SERS en soluciones de Imidazol a bajas concentraciones

Abstract

Uno de los retos actuales en el estudio de la tecnología SERS es la fabricación de nuevos sustratos, con esto en mente, la aleación de metales plasmónicos ha tomado un foco importante como posibles sustratos con propiedades potencialmente novedosas, la aleación Au-Cu como nanomaterial ha adquirido importancia de estudio por el hecho de que forma una solución sólida para todo el rango de composición y que en función de su tamaño y forma sus propiedades pueden cambiar, como por ejemplo su rango de absorción electromagnética. En este trabajo, se sintetizaron nanopartículas bimetálicas AuCu variando sus relaciones molares, de forma que se obtuvieron diferentes propiedades morfológicas, plasmónicas y de potencial Z, se caracterizaron con un microscopio electrónico de transmisión, un equipo de espectroscopía UV-Vis y un equipo de potencial Z, y se determinó en base a estas propiedades la mejor candidata a sustrato SERS. Por otro lado, la detección de la molécula imidazol en diversas muestras tales como, alimentos o agua residual es de gran importancia. Debido a la posibilidad de detectar imidazol a muy bajas concentraciones, la detección de esta molécula por medio de SERS es una excelente opción, sin embargo, el factor de realce SERS depende en gran manera del sustrato, por esta razón, se encontraron que las nanopartículas plasmónicas con relación molar Au:Cu 3:1 son las que tienen mejores propiedades como sustratos SERS en el realce de la molécula de imidazol. Las pruebas SERS se hicieron con equipo micro-Raman dando con un factor de realce en el orden de 106.

One of the current challenges in the study of SERS technology is in the fabrication of new substrates, with this in mind, the alarm of plasmonic metals has taken an important focus as possible substrates with novel properties, the Au-Cu attraction as a nanomaterial has acquired importance of study due to the fact that it forms a solid solution throughout the entire composition range, depending on its size and shape its properties can change, such as its electromagnetic absorption range, that is, as plasmonic materials they are about potential candidates for SERS substrates. In this work, bimetallic AuCu nanoparticles were synthesized varying their molar ratios, so that different morphological, plasmonic and Z potential properties were needed, they were characterized with a transmission electron microscope, a UV-Vis spectroscopy equipment and a potential equipment. Z, and based on these properties the best candidate for SERS substrate will be reduced. On the other hand, the detection of the imidazole molecule in various samples such as food or wastewater is of great importance. Due to the possibility of detecting imidazole at very low concentrations, the detection of this molecule by means of SERS is an excellent option, however, the SERS enhancement factor depends largely on the substrate, for this reason, it was found that the nanoparticles Plasmonic molecules with a molar ratio Au:Cu 3:1 are the ones with the best properties as SERS substrates in the enhancement of the imidazole molecule. The SERS tests were carried out with micro-Raman equipment, giving an enhancement factor in the order of 106.