[en] CORRELATION BETWEEN SYNTHESIS PARAMETERS, MORPHOLOGY, AND PLASMONIC PROPERTIES OF GOLD-PLATINUM BIMETALLIC NANOPARTICLES

[pt] CORRELAÇÃO ENTRE PARÂMETROS DE SÍNTESE, MORFOLOGIA E PROPRIEDADES PLASMÔNICAS DE NANOPARTÍCULAS BIMETÁLICAS DE OURO-PLATINA

[pt] FRANCCESCA FORNASIER

[pt] NANOTECNOLOGIA

[pt] PROPRIEDADE OPTICA

[pt] NANOPARTICULA BIMETALICA

[en] NANOTECHNOLOGY

[en] OPTICAL PROPERTY

[en] BIMETALLIC NANOPARTICLES

[pt] A obtenção de nanopartículas bimetálicas envolve parâmetros de síntese que quando são controlados, promovem o ajuste das propriedades físico-químicas das nanopartículas potencializando as suas aplicações. Neste contexto, nanopartículas bimetálicas de ouro e platina têm mostrado grande potencial para aplicações em diversas áreas científicas, devido ao ajuste das propriedades ópticas induzida pela sinergia dos dois metais. Embora a obtenção das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina possa acontecer em uma única etapa, neste trabalho empregou-se a rota de síntese em duas etapas para que fosse possível controlar um dos parâmetros essenciais envolvidos na síntese, o núcleo de ouro (AuNPs). Além disso, a platina na forma de ácido cloroplatínico (H2PtCl6 . 6H2O) foi o precursor escolhido para que em diferentes razões molares de Pt/Au, fossem avaliados os seus efeitos e sua influência na formação das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. Ademais, parâmetros como o estabilizante, tempo e temperatura de síntese também foram avaliados. Para caracterizar as nanopartículas bimetálicas de ouro e platina foram empregadas as seguintes técnicas de caracterização: espectroscopia UV-vis, DLS, potencial zeta, TEM e TEM/EDS e a partir dos resultados obtidos foram realizadas as correlações entre os efeitos dos parâmetros e as propriedades físico-químicas apresentadas pelas nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. Ao variar a concentração do precursor de Pt, observou-se que a casca formada por PtNPs se tornava mais densa e isso refletiu em mudanças nos perfis ópticos das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. Além disso, a banda de ressonância plasmônica das AuNPs (LSPR) apresentou alargamento para maiores comprimentos de onda à medida que aumentava a razão molar Pt/Au, aumentando também a estabilidade das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. A compreensão entre a correlação do efeito do aumento da densidade da casca de PtNPs com o alargamento da banda de LSPR das AuNPs potencializa as aplicações das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina em tratamentos fototérmicos. As nanopartículas bimetálicas de ouro e platina foram formadas em 1 h de síntese e a partir de 4 h se observaram mudanças sutis nas propriedades ópticas, sugerindo o tempo ótimo da reação. As sínteses foram conduzidas em temperatura de 30 graus C e o aumento de 10 graus C não apresentou alterações em relação as propriedades ópticas das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. Além disso, todas as sínteses foram realizadas sem o uso de surfactantes e a avaliação do efeito de estabilizantes como o citrato de sódio e o ácido cítrico não apresentaram mudanças expressivas nas propriedades físico-químicas das Au@PtNPs. Em relação aos núcleos de ouro, o alargamento da banda de LSPR para maiores comprimentos de onda pode ser controlado através da variação do tamanho das AuNPs. O núcleo com 7 nm de diâmetro foi o que sofreu mais o efeito da concentração de Pt em relação às mudanças no perfil plasmônico, enquanto os núcleos com 25 e 32 nm de diâmetro apresentaram o alargamento da banda de LSPR mais controlado. Com este estudo, a correlação sistemática entre parâmetros de síntese e as propriedades finais das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina proporcionou uma maior compreensão sobre a influência dos efeitos que esses parâmetros podem promover na obtenção de potenciais nanopartículas bimetálicas de ouro e platina, quando são controlados, potencializando o direcionamento delas para tratamentos biomédicos.

[en] Obtaining bimetallic nanoparticles involves synthesis parameters that, when controlled, enhance the physicochemical properties of the nanoparticles, thus broadening their applications. In this context, bimetallic gold and platinum nanoparticles have shown great potential for applications in several scientific fields due to the adjustment of optical properties induced by the synergy of the two metals. Although bimetallic gold and platinum nanoparticles can be obtained in a single step, a two-step synthesis route was used in this work to control one of the essential parameters involved in the synthesis: the gold core (AuNPs). Additionally, platinum in the form of chloroplatinic acid (H2PtCl6 . 6H2O) was chosen as the precursor to evaluate its effects and influence on the formation of bimetallic gold and platinum nanoparticles at different Pt/Au molar ratios. Parameters such as synthesis time, temperature, and stabilizer were also evaluated. To characterize the bimetallic gold and platinum nanoparticles, the following characterization techniques were used: UV-vis spectroscopy, DLS, zeta potential, TEM and TEM/ED. Based on the results obtained, correlations were made between the effects of the parameters and the physicochemical properties exhibited by bimetallic gold and platinum nanoparticles. By varying the concentration of the Pt precursor, it was observed that the shell formed by PtNPs became denser, which resulted in changes in the optical profiles of the bimetallic gold and platinum nanoparticles. Furthermore, the AuNPs plasmon resonance band (LSPR) broadened to longer wavelengths as the Pt/Au molar ratio increased, thereby increasing the stability of bimetallic gold and platinum nanoparticles. Understanding the correlation between the effect of increasing the density of the PtNPs shell and the broadening of the LSPR band of AuNPs enhances the applications of bimetallic gold and platinum nanoparticles in photothermal treatments. The bimetallic gold and platinum nanoparticles were formed in 1 h of synthesis, and after 4 h, subtle changes in optical properties were observed, suggesting the optimal reaction time. The syntheses were carried out at a temperature of 30 degrees C, and an increase of 10 degrees C did not result any changes in the optical properties of the bimetallic gold and platinum nanoparticles. Moreover, all syntheses were conducted without the use of surfactants, and the evaluation of the effect of stabilizers such as sodium citrate and citric acid did not show significant changes in the physicochemical properties of Au@PtNPs. Regarding gold cores, the broadening of the LSPR band to longer wavelengths can be controlled by varying the size of the AuNPs. The 7 nm diameter core was most affected by the Pt concentration in terms of changes in the plasmonic profile, while the 25 and 32 nm cores showed more controlled LSPR band broadening. This study systematically correlated synthesis parameters with the final properties of bimetallic gold and platinum nanoparticles, providing a greater understanding of the influence of these parameters when controlled, enhancing their potential for biomedical treatments.

ANA MARIA PERCEBOM SETTE DA SILVA

ALDO JOSE GORGATTI ZARBIN

VOLODYMYR ZAITSEV

ANA MARIA PERCEBOM SETTE DA SILVA

THENNER SILVA RODRIGUES

GUSTAVO F SOUZA ANDRADE

2025-01-09

2024-09-23

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.69047