Desenvolvimento de substrato para uso com efeito Raman intensificado por superfície (SERS – Surface-Enhanced Raman Scattering) e aplicações para compostos modelo

Abstract

Neste trabalho foram preparados dois substratos com atividade SERS (surface-enhanced Raman scattering), baseados na dispersão de nanopartículas de prata em solução aquosa (AgNPs/Coloide) e em gel de agarose (AgNPs/Agar). Esses substratos foram caracterizados por MET e espectroscopia UV-vis. Ambos os substratos foram também investigados pelo efeito SERS, registrando-se 100 espectros em triplicata empregando o modo de mapeamento Raman numa região de 20x20 µm. Os diâmetros médios das AgNPs nas amostras de AgNPs/Coloide e AgNPs/Agar foram de 8 nm e 19 nm, respectivamente. Os espectros UV-vis desses materiais revelam que as AgNPs/Agar apresentam ressonâncias de plasmon de superfície na região de 600 nm. A adsorção da rodamina 6G (R6G) foi investigada para ambos os substratos, para concentrações entre 10-8 M e 10-5 M, por excitação SERS em 632,8 nm. As intensidades SERS da R6G nas AgNPs/Agar foram ca. 10 vezes mais fortes que aquelas apresentadas para a R6G adsorvida nas AgNPs/Coloide. As isotermas de adsorção obtidas para ambos os substratos foram bem ajustadas a isotermas de Langmuir com constantes de adsorção e energias livres de Gibbs de adsorção semelhantes, características de adsorção química. As AgNPs/Agar também foram investigadas como um substrato SERS-ativo para a adsorção de azul de metileno (MB), cristal violeta (CV) e benzotriazolato (BTA). Os resultados SERRS para o MB mostraram sinais de monômeros e dímeros de MB. Os resultados também mostraram que R6G e CV adsorvem na superfície das AgNPs/Agar formando pares iônicos com os íons cloreto adsorvidos usados para promover agregação, enquanto que o MB e BTA adsorvem quimicamente na superfície das AgNPs formando ligações Ag-N. Curvas de intensidade SERS vs. concentração do adsorbato em solução foram usadas para obter isotermas de adsorção. Em todos os sistemas investigados os dados experimentais apresentaram razoável ajuste para isotermas de Langmuir com constante de adsorção e energia livre de Gibbs de adsorção compatível com adsorção química (< -30 kJ.mol-1). Os resultados (SERS/SERRS) para R6G, MB e CV, em concentração de 10-8 M, adsorvidos em AgNPs/Agar mostraram que os sinais SERS/SERRS de moléculas únicas desses adsorbatos foram observados, mostrando que o material AgNPs/Agar obtido é um substrato adequado para a investigação SERS de adsorbatos em concentrações muito baixas.