Funtzionalizatutako nanopartikuletan oinarritutako zuntz optikoko sentsoreen garapena magnitude fisiko-kimikoetarako

Abstract

Se utilizaron nanopartículas diseñadas a medida, en particular los puntos cuánticos de carbono (CQD), que actuaron como material sensible en la fabricación de sondas similares a electrodos, denominadas optrodos. Esta arquitectura de sensado sigue una configuración de reflexión, cuya sensibilidad se mejoró mediante el uso de fibras cónicas, las cuales aumentan el área de transducción. Concretamente, la configuración más básica consistía en una fibra bifurcada conectada a un LED, el propio sensor de fibra óptica y un espectrómetro que registraba la emisión de luminiscencia, la cual posteriormente se procesaba. El material sensor se depositó sobre el sustrato de fibra, con el objetivo de formar una nanoestructura luminiscente que sufriese de desactivación en respuesta a los cambios químicos del entorno, que podían ser cambios en las concentraciones de compuestos orgánicos volátiles (COV) o amoníaco. Se evaluaron diferentes parámetros, como el pH y la fuerza iónica del nanorecubrimiento, con el propósito de maximizar los picos de luminiscencia y mejorar la resistencia al fotoblanqueo. Finalmente, se llevó a cabo la optimización de la respuesta de los sensores de fibra óptica basados en luminiscencia.Neurrira diseinatutako nanopartikulak erabili ziren, bereziki karbono puntu kuantikoak (KPK). Material sentikor gisa erabili ziren elektrodoen antzeko zundak fabrikatzeko, optrodo deiturikoak. Sentsore-arkitektura honek islapenkonfigurazio bat jarraitzen du, eta haren sentikortasuna hobetu egin zen zuntz konikoak erabiliz, transdukzio-eremua areagotzen baitzuten. Oinarrizko konfigurazioak bi adarretako zuntz konektore bat zuen, LED bati konektatua, zuntz optikoko sentsorea bera eta lumineszentziaren emisioa erregistratzen zuen espektrometro bat, ondoren prozesatzen zena. Material sentikorra zuntzaren gainazalean metatu zen, inguruneko aldaketa kimikoen aurrean desaktibatzen zen nanoegitura lumineszente bat eratzeko helburuarekin; aldaketa horiek konposatu organiko lurrunkoren (KOL) edo amoniako konzentrazioetan gerta zitezkeen. Parametro ezberdinak ebaluatu ziren, hala nola nanoestalduraren pH-a eta indar ionikoa, lumineszentziaren gailurren intentsitatea maximizatzeko eta fotozuritzearen aurkako erresistentzia hobetzeko. Azkenik, luminiszentzian oinarritutako zuntz optikoko sentsoreen erantzuna optimizatu zen.Customized nanoparticles, such as Carbon Quantum Dots (CQDs), were used as a sensing material to prepare probes similar to electrodes, known as optrodes. This sensing architecture follows a reflection setup, whose sensitivity was improved by using tapered fibers, including an increased transduction area. More specifically, the most basic setup consisted of a bifurcated fiber connected to an LED, the fiber optic sensor itself, and a spectrometer that recorded the luminescence emission, which was later processed. The sensing material was deposited onto the fiber surface, aiming to form a luminescent nanocoating that was quenched in response to chemical changes in the environment, which could be changes in Volatile Organic Compound (VOC) or ammonia concentrations. Different parameters, such as the pH and ionic strength of the nanocoating, were studied to achieve a significant luminescence peak and good resistance to photobleaching. Finally, the response of the luminescence-based optical fiber sensors was optimized.Máster Universitario en Ingeniería de Telecomunicación por la Universidad Pública de NavarraNafarroako Unibertsitate Publikoko Unibertsitate Masterra Telekomunikazio Ingeniaritza