Diseño y evaluación de nanosensores fotónicos para la detección precoz del metilmercurio en la cadena alimentaria

Abstract

En el siguiente trabajo se ha realizado un diseño, tanto teórico como experimental, de sensores fotónicos basados en la técnica LSPR (Resonancia Plasmónica Superficial Localizada) para su aplicación en la detección precoz de posibles patologías y contaminantes, como el metilmercurio. Los sensores LSPR se han basado en la utilización de matrices de nanocruces y nanodiscos de oro depositados sobre un sustrato de vidrio o glass. Para ello, en primer lugar, se trabajó con el software CST STUDIO SUITE, que permite la estimación de los parámetros y la obtención de los mejores resultados previamente a la fabricación del nanosensor. A continuación, se han creado las matrices de cruces y discos de oro en la Sala Limpia del Centro de Tecnología Nanofotónica de Valencia (NTC), utilizando para ello la técnica de litografía directa por cañón de electrones (EBL) previa a la evaporación de metales y Lift-off. Tras esto se ha comprobado su respuesta experimental, tanto funcionalizado como sin funcionalizar, mediante la técnica de medida Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). El nanosensor se envió al Instituto Técnico para a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) en Portugal donde se realizó el recubrimiento del óxido poroso que ayudará a la detección, mientras que la parte química se ha llevado a cabo en el Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM) en la Universidad Politécnica de Valencia (UPV).

En el següent treball s’ha realitzat un disseny, tant teòric com experimental, de sensors fotònics basats en la tècnica LSPR (Ressonància Plasmònica Superficial Localitzada) per a la seua aplicació en la detecció precoç de possibles patologies i contaminants, com el metilmercuri. Els sensors LSPR s’han basat en la utilització de matrius de nanocreus i nanodiscos d’or depositats sobre un substrat de vidre o glass. Per fer-ho, en primer lloc, es va treballar amb el software CST STUDIO SUITE, que permet l’estimació dels paràmetres i l’obtenció dels millors resultats prèviament a la fabricació del nanosensor. A continuació, s’han creat les matrius de creus i discs d’or a la Sala Neta del Centre de Tecnologia Nanofotònica de Valencia (NTC), utilitzant per a fer-ho la tècnica de litografia directa per canyó d’electrons (EBL) previ a l’evaporació dels metalls i Lift-off. Després d’això s’ha comprovat la seua resposta experimental, tant funcionalitzat com sense funcionalitzar, mitjançant la tècnica de mesura Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). El nanosensor es va enviar al Institut Tècnic per a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) a Portugal on es va realitzar el recobriment de l’òxid porós que ajudarà en la detecció, mentre que la part química s’ha dut a terme al Institut Interuniversitari d’Investigació de Reconeixement Molecular i Desenvolupament Tecnològic (IDM) a la Universitat Politècnica de València (UPV).

In the following work, a theoretical and experimental design of photonic sensors based on LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance) technique have been developed for their application in the early detection of possible pathologies and contaminants, such as methylmercury. LSPR sensors have been based on the use of gold nanocrosses and nanodisks arrays deposited on a glass substrate. To do this, firstly, the CST STUDIO SUITE software was used, which allows the estimation of the parameters and obtaining the best result previously to the manufacture of the nanosensor. Next, the gold crosses and disks arrays have been created in the Clean Room of the Valencia Nanophotonics Technology Center (NTC), using the direct writing lithography technique by an electron gun (EBL) before metals evaporation and Lift-off. After this, the experimental response, both functionalized and non-functionalized, has been tested using the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), a measurement technique. The nanosensor was sent to the Instituto Técnico para a Investigação e Desenvolvimento (IST-ID) in Portugal where the coating porous oxide was made to aid detection, while the chemical part was carried out at the Interuniversity Research Institute for Molecular Recognition and Technological Development (IDM) at the Polytechnic University of Valencia (UPV).