Construcción de nuevos sensores basados en nanotecnología para detección rápida y sensible de contaminantes ambientales Proyecto dirigido por A. Paula Zaderenko Partida y José Antonio Mejías Romero El proyecto propuesto trata de la preparación de un sensor de pesticidas utilizando un sustrato de nanopartículas metálicas combinado con el uso de espectroscopia Raman y/o infrarroja. El uso de nanopartículas metálicas permite amplificar las señales raman e infrarrojas de una sustancia adsorbida sobre ellas, lo que permite detectar concentraciones muy bajas del pesticida. Las espectroscopias raman e infrarroja que hacen uso de este efecto de aumento de señal son normalmente conocidas como espectroscopias SERS y SEIR. La figura 1 muestra un esquema general de la preparación y uso del sensor Figura 1. A: Fabricación de nanoestructura con propiedades a medida (capacidad para intensificar raman y IR). B: Diseño de un receptor artificial RA, Y, para el ligando L (contaminante a detectar, pentágono azul). C: funcionalización de la nanoestructura con RA. D: la formación de complejos RA-L sobre la nanoestructura permite detección SERS y SEIR ultrasensible y ultraselectiva. Un ejemplo de amplificación de la señal en espectros SEIR, obtenido en nuestro laboratorio, se muestra en la figura 2 2 BME 0.5 microL / KBr 1.8 TiO2/Ag/BME 0.1 microL / KBr 1.6 1.2 1 0.8 Absorbance 1.4 0.6 0.4 0.2 0 3900 3400 2900 2400 1900 Wavenumber/ cm-1 1400 900 Figura 2. Espectro SEIR (línea roja) de beta mercaptoetanol (BME) adsorbido sobre o cerca de pequeñas nanopartículas de Ag fotoreducidas sobre TiO2 (ver imagen TEM a la derecha) La línea azul muestra el espectro FTIR (no amplificado) de BME en KBr. La comparación de espectros muestra que las señales se intensifican por un factor de 20 a 50. El proyecto comprende todas las etapas del desarrollo del sensor: la síntesis de nanopartículas por métodos de fotoreducción y de reducción química del metal, caracterización de las nanopartículas y medidas por medio de espectroscopias UV-Vis, FTIR y Raman. Por tanto, se utilizará una gran variedad de técnicas tales como las anteriormente mencionadas, así como métodos de separación y purificación (cromatografías, diálisis, rotavapor,…etc) y de caracterización (TEM, SEM, RMN, fluorescencia de RX,…etc) si bien éstas últimas se realizarán en los servicios centrales de la Universidad de Sevilla, por lo que alumno participará esencialmente en la interpretación de resultados. Algunos de los equipos que se utilizarán en este proyecto se muestran en las figuras 3 y 4. A B C Figura 3. Sistema de espectroscopia UV-Vis con array de fotodiodos con fibra óptica. A Lámparas de deuterios+halógena. B portamuestras de cuatro vías para espectroscopia de absorción, fluorescencia o dispersión de luz. C Detector de fotodiodos. A B C Figura 4. A Cromatógrafo de gases con detector de masas Agilent Technologies 6890. B Espectrómetro de infrarrojos con transformada de Fourier Bruker IF66/S. C Microscopio confocal Raman Bruker modelo Senterra con eliminación de fluorescencia y calibración automáticas y láser de 785 nm. El alumno trabajará en el seno de un grupo de investigación formado por al menos 4 personas y en proyectos financiados por el Ministerio de Educación y Ciencia, Ministerio de Medio ambiente, Confederación Hidrográfica del Guadalquivir y Junta de Andalucía (Consejería de innovación ciencia y empresa).