Methodology for the detection of analytes in water using optical spectroscopy techniques on solid substrate

Autor: Hornung, Felipe
Přispěvatelé: Fabris, José Luís, Muller, Márcia, Yamamoto, Carlos Itsuo, Adati, Renata Danielle
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho apresenta uma técnica para o desenvolvimento de um substrato sólido para a realização de espectroscopia Raman, aliada ao efeito SERS (Espalhamento Raman Intensificado pela Superfície), utilizando como analito o corante rodamina 6G. Ao longo do trabalho foi apresentada uma metodologia de síntese de nanopartículas de prata, estas utilizadas com o objetivo de amplificar o sinal do espalhamento Raman através do fenômeno conhecido como SERS, no qual nanopartículas metálicas em contato com o analito de prova causam uma intensificação do campo eletromagnético. Além disso foram estudados diversos parâmetros envolvidos no processo de análise em substrato sólido, como a membrana filtrante, as objetivas do microscópio, o processo de secagem, o tempo de integração, o pH da solução coloidal e a concentração de analito, a fim de se desenvolver uma metodologia eficiente. Para essas análises, além da espectroscopia SERS em substrato sólido, foram utilizadas técnicas de espectroscopia ultravioleta-visível e SERS em substrato líquido. Os resultados mostram que os espectros SERS obtidos em substrato sólido apresentaram intensificações em torno de 15x maiores que as intensificações obtidas em substrato líquido para uma mesma amostra. Além dos testes envolvendo a rodamina 6G como analito de prova foram também realizados testes com o herbicida glifosato. Para ambos analitos, as relações sinal/ruído nos espectros foram de 11,2 para 0,0021 mg/L de rodamina 6G e 3,8 para 3 mg/L de glifosato, evidenciando que tais concentrações estão acima do limite de detecção da técnica (relação sinal/ruído maior que 3) e podem ser efetivamente mensuradas. This work presents a technique for the development of a solid substrate for Raman spectroscopy, coupled with the SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) effect, using rhodamine 6G as a probe analyte. Throughout the work, a silver nanoparticles synthesis methodology was presented, which are used to amplify the Raman scattering signal through the phenomenon known as SERS, in which metallic nanoparticles in contact with the analyte cause an intensification of the electromagnetic field. Besides, several parameters involved in the solid substrate analysis process were studied, such as the filtering membrane, the microscope objectives, the drying process, the integration time, the colloidal solution pH and the analyte concentration, in order to develop an efficient methodology. For these analysis, besides the solid substrate SERS spectroscopy, ultraviolet-visible spectroscopy and liquid substrate SERS techniques were used. The results show that the SERS spectra obtained in solid substrate presented enhancements about 15x higher than the enhancements obtained in liquid substrate for the same sample. In addition to tests involving rhodamine 6G as a probe analyte, tests were also performed with glyphosate herbicide. For both analytes, the signal to noise ratios in the spectra were 11.2 for 0.0021 mg/L of 6G rhodamine and 3.8 for 3 mg/L of glyphosate, showing that such concentrations are above the detection limit of the technique (signal to noise ratio greater than 3) and can be effectively measured.
Databáze: OpenAIRE
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