Nanoparticelle anisotropiche di metalli nobili per sensoristica plasmonica

Sensors based on surface plasmon resonance (SPR) has received considerable attention due to their prompt responses and because they do not need complex and high cost instrumentation to work properly. In particular the high sensitivity of the plasmon band position due to refractive index changes is not only the most studied effect, but the most relevant one. In the first part of this thesis, I will show some different synthesis methodologies to produce anisotropic noble metal nanoparticles. Particularly the attention will be focused on the synthesis of anisotropic silver nanoparticles through seed mediated growth and laser ablation in liquids. Nanoparticles obtained with both methods will be characterized from optical e morphological point of view. The second part of the thesis is devoted to describe the correlations between optical and morphological features of the produced nano-systems, while the third part will be focused on the development of a sensor device, based on the plasmon sensitivity properties of silver anisotropic nanoparticles. In particular I will present a cost-effective, reusable, and high-responsive SPR device based on silver nanoplates paved PMMA cuvettes. The same method will be used for glass cuvettes for which specific biosensor device based on the biotin-avidin interaction is presented. The results shown can serve as a first step and proof in order to develop low cost plasmonic sensor device based on refractive index changes suitable for a future integration and miniaturization.

I sensori basati sul fenomeno della risonanza plasmonica di superficie (SPR) per via della loro risposta immediata e per il fatto che non hanno bisogno di strumentazioni complesse ed ad alto costo per funzionare bene hanno ricevuto particolari attenzioni nel mondo della ricerca. L'effetto più studiato e quello più rilevante è quello dovuto all'alta sensibilità che questi sensori plasmonici mostrano al variare dell'indice di rifrazione. Nella prima parte della tesi mostrerò alcune differenti metodologie sintetiche per produrre nanoparticelle metalliche anisotropiche ed in particolare l'attenzione sarà focalizzata sulla loro sintesi tramite il metodo di crescita mediato dai semi e sul metodo tramite ablazione laser in liquidi. Le nanoparticelle così sintetizzate saranno inoltre caratterizzate dal punto di vista morfologico e spettroscopico. La seconda parte della tesi sarà focalizzata sul descrivere la correlazione tra le proprietà ottiche e morfologiche, mentre la terza parte verterà sullo sviluppo di un sensore basato sul fenomeno della sensitività plasmonica delle nanoparticelle anisotropiche d'argento. Il sensore che presenterò non è altro che una cuvetta in polimetilmetacrilato pavimentata con nanoparticelle d'argento , che avrà come punti di forza il basso costo di produzione, la riusabilità ed alta sensibilità alla variazione dell'indice di rifrazione. Lo stesso metodo di produzione del sensore sarà usato per creare un bio-sensore specifico basato sull'interazione tra biotina ed avidina, l'unica differenza consiste nell'usare una cuvetta di vetro anziché una in polimetilmetacrilato. i risultati mostrati servono sia come prova che come primo passo per produrre un sensore plasmonico a basso costo basato sulla variazione d'indice di rifrazione che poi potrà essere integrato e miniaturizzato.