Controllo della forma di nanoparticelle metalliche per migliorare proprietà catalitiche e plasmoniche

Negli ultimi decenni, l'interesse della comunità scientifica per i nanomateriali è aumentato rapidamente. Negli ultimi quindici anni, infatti, il numero di pubblicazioni in materia è passato da 19754 a 141663. Si tratta di una tendenza mondiale, infatti, nel 2015; più di 110 paesi del mondo hanno partecipato alla pubblicazione di "nano-articoli " . La ragione di questo grande interesse per i nanomateriali (in particolare per le nanoparticelle metalliche, NPs) è attribuita alle proprietà uniche dei nanomateriali rispetto ai materiali di partenza. Una delle proprietà più importanti è la risposta dei nanomateriali ad una radiazione elettromagnetica. Ciò dà origine alla cosiddetta risonanza superficiale Plasmonica (SP).Tale fenomeno consiste nell'oscillazione collettiva di elettroni di conduzione, presenti sulla superficie delle NPs costituita da ioni caricati positivamente. Gli SP generano un intenso campo elettromagnetico intorno al NP che aumenta notevolmente l'estinzione della luce alla frequenza di risonanza. Questo comportamento dà allo scienziato la possibilità di manipolare, concentrare e amplificare la luce nelle nano-dimensioni aprendo la porta ad un enorme campo di applicazione per le NPs, che va dalla medicina alla sensoristica, alla fotocatalisi e così via. Lo scopo di questo lavoro è quello di studiare le condizioni sperimentali necessarie per potenziare e modulare le proprietà ottiche dei NPs per renderle utilizzabili a tutti i livelli tecnologici. . Per raggiungere questo obiettivo descriviamo prima di tutto la correlazione tra le dimensioni e la forma degli NP e le loro caratteristiche di risonanza plasmonica in regioni che vanno dal vicino ultravioletto al vicino infrarosso (300-1500 nm). Un'attenta modifica dell'approccio sintetico NPs è la caratteristica chiave di questo studio. Il lavoro sperimentale è sempre supportato da una profonda caratterizzazione delle nanoparticelle ottenute e delle relative proprietà ottiche, grazie ad uno studio statistico completo di forma e dimensione attraverso analisi SEM e AFM. Successivamente si cerca d'applicare il modello teorico ai risultati sperimentali utilizzando un metodo computazionale numerico (BEM) in collaborazione con il Prof. Meneghetti dell'Università di Padova. Poiché il modello teorico si adatta perfettamente ai nostri risultati sperimentali, abbiamo studiato la capacità di rilevamento di analiti di tali strutture. In particolare, Ci concentriamo sulla produzione di substrati SERSattivi e di sensori di indice di rifrazione. Per preparare il substrato SERS funzionalizziamo i substrati di silicio con il metodo della silanizzazione ottenendo così un SAM di AgNPs. Abbiamo così valutato il SERS EF analizzando una molecola standard a concentrazione nota. Abbiamo studiato la sensibilità della risonanza plasmonica alla variazione del mezzo dell'indice di rifrazione degli AgNPs. In particolare, abbiamo modificato il RI della dispersione dei nostri NPs diluendoli in una soluzione di saccarosio a concentrazione crescente. Dopo la completa caratterizzazione chimico-fisica degli AgNPs, cerchiamo di migliorare ulteriormente le proprietà ottiche combinando i nostri AgNPs con nanostrutture in ossido metallico di ZnO e TiO2. La combinazione di NPs e MONSs dà luogo alla cosiddetta giunzione Schottky all'interfaccia metallo-ossido di metallo. La formazione della giunzione Schottky provoca l'allineamento del livello di fermi tra il metallo e il semiconduttore generando differenti interazioni mettallo/metallo-ossido, come il trasferimento di carica all'interfaccia. Abbiamo studiato le proprietà chimico-fisiche anche per questi materiali ibridi concentrandoci sulle applicazioni di sensoristica e catalisi. Tutti questi argomenti saranno discussi più in dettaglio nei capitolo di questo lavoro, a partire dal fenomeno alla base dell'intera tesi, la risonanza di Plasmonica.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2019

Author dc:creator

• CONDORELLI, MARCELLO

Contributors dc:contributor

• FRAGALA', Maria Elena

• Metal Nanoparticles, Metal Oxides, Semiconductor, Laser, Photocatalysis, Spettroscopy, Sensing
• Nanoparicelle Metalliche, Ossidi metallici, Sensoristica, Fotocatalisi, Plasmonica, Laser, Spettroscopia, Semi conduttori

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581238

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581238