Title

Biosíntesis y caracterización de nanopartículas de oro y su evaluación en espectroscopía Raman reforzada por efectos de superficie (SERS)

Biosynthesis and characterization of gold nanoparticles and their evaluation in surface enhanced Raman spectroscopy (SERS)

Author

Jacqueline Olvera Aripez

Contributor

ERNESTINA CASTRO LONGORIA (Thesis Adviser)

Access level

Open Access

Summary or description

La espectroscopía Raman reforzada por efectos de superficie (SERS) es una técnica sensible a la superficie, que utiliza superficies metálicas rugosas o nanoestructuras para mejorar el esparcimiento Raman de las moléculas. Las nanopartículas de oro (AuNPs) presentan propiedades SERS, por lo que surge la necesidad de desarrollar alternativas de síntesis por métodos más amigables con el ambiente. Una alternativa es utilizar AuNPs sintetizadas mediante el uso de los hongos, ya que se ha demostrado que podrían utilizarse para SERS. El objetivo principal del proyecto es determinar la capacidad de las AuNPs sintetizadas mediante diferentes especies de hongos filamentosos, para mejorar la medición del espectro Raman. Para ello, se sintetizaron AuNPs a diferentes parámetros de temperatura, pH y tiempos de reacción y se analizaron sus propiedades SERS. Las AuNPs se sintetizaron utilizando el sobrenadante de diferentes hongos: Botrytis cinerea, Trichoderma atroviride, Trichoderma asperellum, Alternaria alternata y Ganoderma sessile. Se corroboró la producción de AuNPs mediante espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Visible). El plasmón de superficie de las AuNPs se localizó entre los 525 nm a 580 nm. Mediante dispersión de luz dinámica (DLS) se analizó el tamaño y potencial Z. Las AuNPs sintetizadas presentaron tamaños promedio de 73 nm a 905 nm. La carga eléctrica fue de -1.95 mV a -29.9 mV. Por último, se analizó el tamaño y la morfología mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Las AuNPs presentaron diferentes morfologías (esféricas, semi-esféricas, triangulares, hexagonales e irregulares) con un rango de tamaño de 10 a 180 nm. Para la evaluación de las propiedades SERS se utilizó un sistema micro Raman a una longitud de onda de 532 nm. En general, las AuNPs sintetizadas por diferentes hongos presentaron excelentes propiedades SERS. Las AuNPs sintetizadas con el sobrenadante de T. asperellum, A. alternata y G. sessile presentaron un mayor incremento en la intensidad Raman del azul de metileno con un factor de mejora de 11.25, 12.71 y 13.06, respectivamente. En conclusión, se observó que a una longitud de onda de 532 nm, las AuNPs con mayor distribución de formas esféricas y tamaños menores a 50 nm presentaron mayor capacidad para aumentar el efecto SERS del azul de metileno.

Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) is a surface-sensitive technique that uses rough metallic surfaces or nanostructures to enhance the Raman scattering of molecules. Gold nanoparticles exhibit SERS properties. Therefore, an environmentally friendly alternative to use gold nanoparticles is their production using biological methods. Fungi have been shown to be excellent candidates for the synthesis of metallic nanoparticles, and it has been demonstrated that they could be used for SERS. For that reason, the main objective of the project is to determine the ability of AuNPs synthesized by different species of filamentous fungi to improve the measurement of Raman spectra. For this purpose, the SERS properties of AuNPs synthesized at different temperatures and pH were analyzed. AuNPs were synthesized using the supernatant of different fungi: Botrytis cinerea, Trichoderma atroviride, Trichoderma asperellum, Alternaria alternata and Ganoderma sessile. The production of AuNPs was corroborated by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Visible) and by dynamic light scattering (DLS), the size and Z-potential of the AuNPs were analyzed. AuNPs synthesized presented average sizes from 73 nm to 685 nm and 107 to 905 nm, respectively. The superficial electrical charge of the AuNPs determined the stability of the AuNPs presenting values from -1.95 mV to -29.9 mV, approximately. Finally, the size and shape of the AuNPs were analyzed by transmission electron microscopy (TEM). The AuNPs synthesized using different fungi presented spherical, quasi-spherical, and triangular and some different shapes with a size range from 10 to 180 nm. The obtained AuNPs were purified at 400 °C. A micro Raman system at a wavelength of 532 nm was used for the evaluation of SERS properties. The AuNPs synthesized by different fungi presented excellent SERS properties. AuNPs synthesized with the supernatant of T. asperellum, A. alternata and G. sessile presented a higher increase in the Raman intensity of methylene blue with an enhancement factor of 11.25, 12.71 y 13.06, respectively. In conclusion, it was observed that at a wavelength of 532 nm, the AuNPs with a greater distribution of spherical shapes and sizes smaller than 50 nm presented a greater capacity to increase the SERS effect of methylene blue.

Publisher

CICESE

Publish date

2023

Publication type

Master thesis

Format

application/pdf

Language

Spanish

Citation suggestion

Olvera Aripez, J. 2023. Biosíntesis y caracterización de nanopartículas de oro y su evaluación en espectroscopía Raman reforzada por efectos de superficie (SERS). Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 40 pp.

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Repositorio Institucional CICESE

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