Síntesis de nanoestructuras de oro y el modelado computacional de sus propiedades ópticas

Abstract

Las nanopartículas de oro (AuNP) poseen propiedades ópticas que las convierten en buenas candidatas para una gran variedad de aplicaciones en campos tales como la fotónica y la biomedicina. Estas propiedades dependen de las dimensiones y la geometría de la nanopartícula, por lo que es imprescindible controlar y optimizar las condiciones de síntesis para su posterior uso. Además, se puede obtener información de dichas propiedades mediante métodos numéricos para modelar la distribución del campo eléctrico y el espectro de extinción (absorción y dispersión) de la nanopartícula. Esto es muy importante para la espectroscopía Raman amplificada en superficie (SERS), ya que en esta técnica las AuNP actúan como antenas, que amplifican la intensidad del campo eléctrico a las frecuencias de resonancia plasmónica, el cual además se concentra en zonas específicas de la superficie. En el presente trabajo se optimizarán las condiciones de síntesis de tres AuNP con morfologías diferentes: cajas (NB), cubos (NC) y prismas triangulares (NT), para lo cual, se utilizarán tres métodos de síntesis basados en la reducción de ácido cloroáurico. El primero de ellos se emplea para sintetizar AuNB a partir del reemplazo galvánico de nanocubos de plata (AgNC) preparados mediante el método del poliol. En el segundo se utilizará CTAB como estabilizante y se variará la concentración de los reactivos para la obtención de diversas morfologías como cubos o triángulos. El último método se utilizará para conseguir AuNT, únicamente con tiosulfato como reductor y estabilizante. Seguidamente, se caracterizarán las NP obtenidas mediante espectroscopía UV–Vis–NIR y microscopía electrónica. Posteriormente, se empleará el modelado computacional por el método de diferencia finita en el dominio del tiempo (FDTD) para explicar las propiedades ópticas de las nanopartículas sintetizadas. Para esto se tomarán en cuenta variables como la geometría, las dimensiones, la identidad del metal y el medio que las rodea. Finalmente, se compararán las potenciales ventajas y desventajas de cada nanopartícula en función al método de síntesis y a sus propiedades ópticas analizadas por el método de FDTD.