Produção de substratos sers eficientes através da deposição de ouro sobre um molde de microesferas de poliestireno

Abstract

Recebido em 22/6/10; aceito em 15/9/10; publicado na web em 25/10/10 PRODUCTION OF EFFICIENT SERS SUBSTRATES BY DEPOSITING GOLD OVER A POLYSTYRENE BEADS TEMPLATE. This work reports on the SERS activity of a nanostructured substrate that was obtained by electrodepositing gold over a template consisting of polystyrene microspheres. This substrate displayed superior SERS performance for the detection of 4-merctaptopyridine as compared to a conventional roughened Au electrode. In order to investigate the substrate capability for the detection at low concentration limits, a series of Rhodamine 6G (1 nM) spectra were registered. Our spectral dynamics data is in agreement with single-molecule behavior, showing that the control over the substrate morphology is crucial to enable the production of highly reproducible and sensitive SERS substrates.Keywords: SERS; nanostructured Au substrate; single-molecule detection. INTRODUÇÃOO efeito Raman consiste no espalhamento inelástico da radiação eletromagnética incidente, de tal forma que a diferença entre as energias das radiações incidente e espalhada inelasticamente consiste em um quantum vibracional.1 Pela origem do fenômeno ser muito diferente da espectroscopia de absorção no infravermelho (IR), devem ser obedecidas regras de seleção diferentes (variação da polarizabilidade molecular com a vibração e não do momento de dipolo como na espectroscopia IR). Apesar das inúmeras vantagens que a espectroscopia Raman proporciona para o estudo das vibrações moleculares, como maior facilidade no preparo de amostras, possibilidade de se trabalhar em meio aquoso, etc., a técnica apresenta baixa secção de choque se comparada à espectroscopia IR, tornando difícil sua aplicação na detecção de espécies moleculares em baixas concentrações. A secção de choque da espectroscopia Raman é cerca de 8 ordens de magnitude menor que a do IR, apresentando valores típicos de 10 -30 cm 2 .2 O efeito SERS (Surface-Enhanced Raman Scattering) consiste na intensificação do espalhamento Raman de espécies adsorvidas em determinadas superfícies metálicas com formatos e tamanhos bem definidos (escala nanométrica), 3 de modo que para determinadas condições se podem atingir 10 ordens de grandeza em intensificação da secção de choque Raman. 4 Este efeito de intensificação levou a espectroscopia Raman para o seleto grupo das espectroscopias com capacidade de detectar espécies no regime de uma única molécula. 5,6 Dois modelos são normalmente utilizados para explicar a origem desta intensificação. O mecanismo químico leva em consideração a formação de novos estados de energia com a adsorção da molécula na superfície metálica, o que leva a alterações na polarizabilidade molecular e, portanto, do momento de dipolo induzido pela radiação incidente, o que é de extrema importância para o efeito Raman. 7,8 O modelo eletromagnético leva em consideração a resposta óptica das nanopartículas metálicas em relação ao campo elétrico da radiação excitante. A resposta óptica de metais como Au, Ag e Cu pode ser descrita com grande e...