Design and fabrication of nanostructured plasmonic materials as biosensors for SERS detection

Abstract

This project aims the development of new synthetic methodologies within the nanochemistry and colloidal science fields for the development and fabrication of nanostructured platforms based on plasmonic nanoparticles and metal organic frameworks, and their application in detection. 1- Design and optimization in nanoparticle synthesis with well-defined size, shape, composition and superficial properties. In some cases, surface modification and /or functionalization will be employed to modulate its properties. 2- Characterization of morphology, crystalline structure, composition and optical properties of nanoparticles using X-rays diffraction, electron microscopy, UV-visible and IR spectroscopies and dynamic light scattering. 3- Fabrication of nanostructured hybrid materials through the encapsulation of plasmonic nanoparticles in tridimensional metal organic frameworks in aqueous media in a fast and easy way. Structural and compositional characterization through different techniques (see item 2). 4- Fabrication of encoded nanoparticles using Raman active molecules for the use as chemical sensors based on Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS). 5- Development and evaluation of chemical sensors and biosensors.

Ese proyecto tiene como objetivo general la aplicación de metodologías sintéticas del campo de la nanociencia y ciencia de coloides para el desarrollo y fabricación de nuevas plataformas nanoestructuradas basadas en nanopartículas plasmônicas y redes metal-orgánicas y su aplicación en detección. 1- Diseño y optimización de la síntesis de nanopartículas metálicas con tamaño, forma, composición y propiedades superficiales bien definidas. En algún caso será necesario la modificación superficial de las mismas para modular su química superficial. 2- Caracterización de la morfología, estructura cristalina, composición y propiedades ópticas de las nanopartículas sintetizadas a través de técnicas de difracción de rayos-X, microscopías electrónicas, espectrofotometría UV-visible e IR, dispersión de luz dinámica. 3- Fabricación de materiales nanoestructurados híbridos mediante la encapsulación de partículas, plasmónicas e non plasmónicas, en redes metal-orgánicas tridimensionales en medio acuoso de manera rápida y sencilla. Caracterización estructural y composicional de las nanoestructuras a través de diferentes técnicas (ver pto 2). 4- Fabricación de nanoestructuras codificadas con moléculas activas en Raman para aplicaciones como sensores químicos basados en la espectroscopía Raman aumentada por superficie (SERS, surface enhanced Raman spectroscopy). 5- Desarrollo y evaluación de sensores químicos y biosensores.

Ese proxecto ten como obxectivo xeral a aplicación de metodoloxías sintéticas do campo da nanociencia e ciencia de coloides para o desenvolvemento e fabricación de novas plataformas nanoestructuradas baseadas en nanopartículas plasmónicas e redes metal-orgánicas e a sua aplicación no campo dos sensores. 1- Deseño e optimización da síntese de nanopartículas metálicas con tamaño, forma, composición e propiedades superficiais ben definidas. Dependendo do caso, algunas nanopartículas serán modificadas superficialmente co fin de modular a súa química superficial. 2- Caracterización da morfoloxía, estrutura cristalina, composición e propiedades ópticas das nanopartículas sintetizadas a través das técnicas de difracción de raios-X, microscopias electrónicas, espectrofotometría UV-visible e IR, dispersion de luz dinámica. 3- Fabricación de materiais nanoestructurados híbridos mediante a encapsulación de nanopartículas plasmónicas e non plasmónicas en redes metal-orgánicas tridimensionales no medio acuoso de xeito rápido e sinxela. Caracterización estructural e composicional das nanoestructuras a través de diferentes técnicas (ver pto. 2) 4- Fabricación de nanoestruturas codificadas con moléculas activas en Raman para para aplicacións como sensores químicos baseados na espectroscopía Raman aumentada por superficie (SERS, surface enhanced Raman spectroscopy). 5- Desenvolvemento e evaluación de sensores químicos e biosensores.