Pontos quânticos de MoS2 para sensores luminescentes

Abstract

Pontos quânticos de dissulfeto de molibdênio (MoS2-QDs) são semicondutores nanométricos que exibem elevada fotoluminescência, sendo essa atualmente explorada na construção de dispositivos optoeletrônicos, imageamento celular e sensores químicos. No sentido de explorar novas possibilidades para a aplicação desse nanomaterial, essa dissertação de mestrado visa avaliar o desempenho de MoS2-QDs, produzidos pelo método hidrotermal, como sensor luminescente de hormônios em fase aquosa e como marcador fluorescente para a revelação de impressões digitais latentes. Inicialmente, a dissertação apresenta uma revisão da literatura, com foco no estado da arte da estrutura, propriedades e modos de preparação desses nanomateriais. Em seguida, descreve os detalhes experimentais de síntese e caracterização dos MoS2-QDs e, finalmente, apresenta os resultados de caracterização estrutural e morfológica e desempenho como sensor e marcador fluorescente. A estrutura, morfologia e propriedades fotofísicas do nanomaterial foram investigadas por espectroscopias de absorção no UV-Vis, infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de absorção atômica (EAA), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e espectroscopia de fluorescência em estado estacionário e resolvida no tempo. Os resultados indicam que as partículas de MoS2-QDs têm um tamanho médio de 4,2 nm e estrutura compatível com MoS2, com uma razão atômica Mo:S ~2, além de moléculas de L-cisteína adsorvidas, remanescentes da síntese. A suspensão aquosa emite uma cor azul intensa, embora o comprimento de onda de emissão seja fortemente dependente da energia da excitação. O rendimento quântico de emissão é de 4,6%, enquanto o tempo de vida de emissão é dividido em duas componentes, uma rápida de 2,75 ns (68%) e outra mais lenta, 7,5 ns (32%). Esses resultados são compatíveis com a presença de dois sítios distintos de recombinação radiativa. A fluorescência da suspensão de MoS2-QDs é quantitativamente suprimida pela adição de peróxido de hidrogênio, bem como 17αetinilestradiol, β-estradiol e estrona, embora os dados não permitam distingui-los. Por fim, verificou-se que o nanomaterial é capaz de destacar a posição dos poros e a estrutura de cristas e vales de impressões digitais por meio de suas características fluorescentes. Em especial, a capacidade de aprimorar a visualização dos poros se apresenta como um resultado notável, permitindo extrair mais um nível de informação para a identificação de sujeitos utilizando impressões digitais, além da manutenção da integridade da impressão revelada mesmo após lavagem. Por fim, são apresentadas as perspectivas deste projeto.