Plasmonic Nanoparticles for Advanced Sensing and Detection
Authors
Zamboni, Francesco ; Makareviciute, Arune
Term
4. term
Education
Publication year
2021
Submitted on
2021-06-03
Pages
88
Abstract
Denne afhandling undersøger gas-aggregerede kobber- og sølvnanopartikler (7–26 nm) som plasmoniske platforme til avanceret sensing og detektion. Nanopartiklerne blev syntetiseret med en magnetronbaseret gasaggregeringskilde og karakteriseret med AFM, optisk ekstinktionsspektroskopi og XPS/Auger. Den tidslige stabilitet af kobbernanopartiklers lokaliserede overfladeplasmonresonans (LSPR) i omgivelsesluft blev fulgt over seks måneder; plasmonbåndene forblev til stede, men viste gradvise ændringer relateret til oxidation. En efterfølgende UV–ozon-behandling dannede en oxidskal, som forbedrede den langsigtede stabilitet af plasmonbåndet. Nanopartiklerne blev vurderet som substrater til overfladeforstærket Raman-spektroskopi (SERS) med methylenblåt og som matricer til matrix-assisteret laserdesorptions/ionisations-massespektrometri (MALDI MS). Kobbernanopartikler gav moderat signalforstærkning, mens sølvnanopartikler ydede bedre, med SERS-forstærkningsfaktorer op til ~3,63×10^5 og detektion af methylenblåt ned til 10−8 M. I MALDI MS gav sølvnanopartikelmatricer stærke signaler fra negative fosfolipidioner i svinehjerne og bivoks. Samlet demonstrerer arbejdet potentialet ved gas-aggregerede sølv- og kobbernanopartikler til optisk og massespektrometrisk detektion og fremhæver strategier til at stabilisere kobbers plasmoniske respons i omgivelsesforhold.
This thesis investigates gas-aggregated copper and silver nanoparticles (7–26 nm) as plasmonic platforms for advanced sensing and detection. Nanoparticles were synthesized via a magnetron-based gas aggregation source and characterized by AFM, optical extinction spectroscopy, and XPS/Auger. The temporal stability of copper nanoparticles’ localized surface plasmon resonance (LSPR) in ambient air was monitored over six months; plasmon bands persisted but underwent gradual changes due to oxidation. Post-deposition UV–ozone treatment produced an oxide shell that improved long-term plasmon band stability. The nanoparticles were evaluated as substrates for Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) with methylene blue and as matrices for Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization mass spectrometry (MALDI MS). Copper nanoparticles yielded moderate signal enhancement, whereas silver nanoparticles performed better, achieving SERS enhancement factors up to ~3.63×10^5 and detection of methylene blue down to 10−8 M. In MALDI MS, silver nanoparticle matrices produced strong signals of negative phospholipid ions from pig brain and beeswax. Overall, the study demonstrates the promise of gas-aggregated silver and copper nanoparticles for optical and mass-spectrometric detection and highlights strategies to stabilize copper’s plasmonic response under ambient conditions.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents