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Coloides Compuestos Responsivos de Microgel para Detectar de Plasmonic

Por Profesor Luis M. Liz-Marzan

Profesor Luis M. Liz-Marzan, Departamento de Quimica Fisica, Unidad Asociada CSIC-Universidade de Vigo 36310 Vigo, España. Autor Correspondiente: lmarzan@uvigo.es

El interés de encapsular nanoparticles del metal noble proviene las aplicaciones relacionadas con sus propiedades ópticas interesantes, que se basan en oscilaciones coherentes de los electrones de la conducción cuando están irradiadas con una radiación electromágnetica conveniente. Tales oscilaciones del electrón en nanoparticles se saben como las Resonancias Superficiales Localizadas o LSPRs del Plasmón. La frecuencia correspondiente de la resonancia se puede sintonizar con la composición, la talla y la dimensión de una variable de los nanoparticles, típicamente ocurriendo (para el oro, la plata y el cobre) en el visible o el rango espectral cercano-IR. Esto da lugar a bandas sostenidas e intensas de la extinción en la frecuencia de LSPR, pero origina además altos campos eléctricos en los nanoparticles alisa, que pueden afectar notablemente a la química y a la espectroscopia de las moléculas situadas al lado de ella.

Uno de los efectos lo más extensamente posible estudiados es Raman superficie-aumentado que dispersa (SERS), en quien los aumentos grandes del Raman que dispersa la señal se registran cuando las moléculas se adsorben sobre nanostructures del metal. El requisito que las moléculas están en gran proximidad a la superficie metálica ha restringido las aplicaciones de SERS como técnica ultrasensible general, y por lo tanto allí es una necesidad del revelado de los materiales de revestimiento que pueden atrapar las moléculas del analito y traerlas activamente cerca del nanostructure metálico. [1]

En este contexto, los coloides de la partícula del nanocomposite que comprenden un nanoparticle del metal dentro de un shell del hidrogel del polímero se pueden ver como candidato conveniente para resolver este problema, puesto que combinan las propiedades fotónicas de las memorias del nanoparticle y la capacidad de la interceptación de la capa elegante del microgel. Obviamente, la fabricación eficiente de tales coloides híbridos requiere un mando exacto sobre la talla y la dimensión de una variable de las partículas de la base, como los medios de modular correctamente la reacción óptica del sistema.

Esto se puede lograr con los métodos coloides avanzados de la química, que se han desarrollado sobre todo durante los pares pasados de décadas. En Relación Con los shelles del polímero, los materiales estímulo-responsivos son determinado interesantes debido a su potencial para la transferencia y la manipulación externas. Un ejemplo común es polivinílico (N-isopropylacrylamide) (pNIPAM), un polímero thermoresponsive que experimente una transición de fase de un estado hidrofílico, agua-hinchado a un estado hidrofóbico, globular cuando está calentado encima de su temperatura crítica más inferior de la solución (LCST), aproximadamente el ºC 32 en agua. La Adición de comonómeros se ha propuesto para agregar correspondencia hacia diversos estímulos tales como temperatura, pH, fuerza iónica o luz.

Tenemos recientemente desarrollado un método nuevo y eficiente para recubrir el Bromuro del Cetiltrimetilamonio (CTAB) - nanoparticles capsulados del oro con el pNIPAM, implicando la capa inicial con un shell fino del poliestireno y una polimerización subsiguiente de la emulsión de los monómeros de NIPAM en los nanoparticles poliestireno-preparados. [2] La estructura resultante del memoria-shell fue caracterizada concluyente con TEM detallado, el AFM y el análisis de la espectroscopia de las Ultravioleta-fuerzas. Una transición temperatura-impulsada, reversible de la hinchazón-deswelling fue determinada en el sistema del memoria-shell, con una temperatura de transición similar a la del sistema puro del microgel, que se puede vigilar fácilmente a través de rotaciones del plasmón de la superficie (del reversible).

El incremento Adicional de las memorias metálicas dentro del microgel lleva a diversas morfologías en función de la concentración del CTAB, que permite el sintonizar de la reacción óptica y de la sensibilidad ambiental. Todos estos resultados demuestran la accesibilidad de las memorias del metal, que es crucial para las aplicaciones tales como catálisis o biosensing.

Por ejemplo, el comportamiento thermoresponsive del shell del pNIPAM se ha explotado para capturar los contaminantes orgánicos, que se podrían detectar fácilmente con dispersar aumentado superficial de Raman (SERS) ayudado por la resonancia del plasmón de la base del oro [3]. La operación de este sensor se ilustra en el Cuadro 1 para la identificación del naftol en la solución. El Naftol no contiene a ningún grupo funcional que pueda químicamente atar a las superficies metálicas, pero puede ser atrapado dentro de la red del microgel cuando está desplomado encima del LCST, así alcanzando la base central y permitiendo que registremos espectros significativos de SERS. Interesante, las moléculas del naftol consiguen release/versión cuando se baja la temperatura y se hincha el microgel, de modo que poder decir que el elemento que detecta trabaja en una moda reversible.

El Cuadro 1. espectros de SERS registró de un coloide de Au@pNIPAM en contacto con el naftol de 10 µM 1, en inferior (izquierdo), alta (central) y baja temperatura otra vez (derecho), correspondiente a hinchado (los left and right) y se desplomó microgel (del centro), tal y como se muestra en de las historietas. Un espectro de alta calidad de SERS se puede registrar solamente en el estado desplomado porque las moléculas del naftol se atrapan al lado de las memorias del oro.

Los avances Adicionales en el diseño de estos sensores plasmonic elegantes incluyen:

  • La encapsulación de los nanorods del oro y de su capa in situ con la plata [4], o
  • La incorporación de las funciones magnéticas, con la reducción del níquel en la superficie de las memorias del oro [5] o
  • Incorporación de los pequeños nanoparticles del óxido de hierro dentro de los mismos microgels [6].

Todas estas estrategias abren nuevas avenidas hacia la fabricación de los dispositivos que detectan miniaturizados para la identificación ultrasensible de una amplia variedad de analitos.


Referencias

[1] R.A. Alvarez-Puebla, L.M. Liz-Marzán, Desvíos y jaulas para la detección universal de SERS, Chem. Soc. Rev. 2011. doi: 10.1039/c1cs15155j

[2] R. Contreras-Cáceres, M. Karg, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, J. Pacifico, T. Hellweg, A. Fernández-Barbero, L.M. Liz-Marzán, Encapsulación e incremento de los nanoparticles del oro en los microgels thermoresponsive, Adv. Mater. 2008, 20, 1666-1670.

[3] R.A. Alvarez-Puebla, R. Contreras-Cáceres, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, L.M. Liz-Marzán, coloides de Au@pNIPAM como desvíos moleculares para el análisis superficie-aumentado, espectroscópico, ultrasensible, Angew. Quím. Internacional. Ed.2009, 48, 138-143.

[4] R. Contreras-Cáceres, I. Pastoriza-Santos, R.A. Alvarez-Puebla, J. Pérez-Juste, A. Fernández-Barbero, L.M. Liz-Marzán, nanoparticles Cada Vez Mayor de Au/Ag dentro de los coloides del microgel para Raman superficie-aumentado mejorado que dispersa la detección, Chem. Eur. J. 2010, 16, 9462 - 9467.

[5] A. Sánchez-Iglesias, M. Grzelczak, B. Rodríguez-González, P. Guardia-Girós, I. Pastoriza-Santos, J. Pérez-Juste, M. Prato, L.M. Liz-Marzán, Síntesis de microgels compuestos multifuncionales vía incremento in situ del Ni en los nanoparticles pNIPAM-revestidos del Au, ACS 2009 Nano, 3, 3184-3190.

[6] R. Contreras-Cáceres, S. Abalde-Cela, P. Guardia-Girós, A. Fernández-Barbero, J. Pérez-Juste, R.A. Alvarez-Puebla, L.M. Liz-Marzán, desvíos magnéticos/ópticos del microgel Multifuncional para el ultradetection de SERS, Langmuir 2011, 27, 4520-4525.

Date Added: Aug 2, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:51

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