Effect of gold nanorod properties on LSPR response

Abstract

Optical qualities make gold nanorods (GNRs) excellent for plasmonic biosensors. Localized surface plasmon resonance (LSPR) phenomenon which occurs on GNR surfaces enables the creation of highly sensitive biosensors. The physical properties such as aspect ratio and size are directly related to the LSPR response of GNRs. The aim of this study is to investigate the impact of the aspect ratio (AR) and the interparticle distance on the localized surface plasmon resonance (LSPR) response of GNRs decorated glass sensor chips. For this aim, GNRs were first synthesized using a seed-mediated growth method. The effect of AgNO3 concentration on the AR of GNRs was investigated. It was observed that increasing AgNO3 concentration resulted in GNRs with higher AR and a red shift in the longitudinal plasmon peak wavelength. GNRs with an AR of 4, 6 and 8 were successfully synthesized. Next, the effect of the stabilizer molecule type and molecular weight on the distribution of GNRs on the silanized glass surface was investigated. It was found that the APTES modified glass surfaces cannot be coated with CTAB stabilized GNRs. Using GNRs stabilized with PEG5K resulted in a more homogeneous distribution of GNRs on the glass surface with respect to GNRs stabilized with PEG2K. The interparticle distance between GNRs on the glass surface was successfully controlled by simply concentrating or diluting the GNR solution used for coating the glass surfaces. It was observed that the LSPR peak shifts decreased upon binding of analytes as the interparticle distance between GNRs decreased in the studied range. On the other hand, as the AR decreased, the LSPR response of the GNRs shifted blue. The results presented in this thesis may contribute to future research to improve the potential of LSPR-based biosensors for diverse biomedical and diagnostic applications.

Optik kaliteler, altın nanoçubukları (GNR'ler) plazmonik biyosensörler için mükemmel kılar. GNR yüzeylerinde meydana gelen lokalize yüzey plazmon rezonans (LSPR) olgusu, oldukça hassas biyosensörlerin oluşturulmasını sağlar. En boy oranı ve boyut gibi fiziksel özellikler, GNR'lerin LSPR yanıtıyla doğrudan ilişkilidir. Bu çalışmanın amacı, GNR'lerin en-boy oranının (AR) ve parçacıklar arası mesafesinin, GNR'lerle dekore edilmiş cam sensör çiplerinin lokalize yüzey plazmon rezonansı (LSPR) tepkisi üzerindeki etkisini araştırmaktır. Bu amaçla, GNR'ler ilk önce tohum aracılı bir büyüme yöntemi kullanılarak sentezlendi. AgNO3 konsantrasyonunun GNR'lerin AR'si üzerindeki etkisi araştırıldı. Artan AgNO3 konsantrasyonunun, daha yüksek AR'li GNR'lere ve uzunlamasına plazmon pik dalga boyunda kırmızıya kaymaya neden olduğu gözlendi. AR değeri 4, 6 ve 8 olan GNR'ler başarıyla sentezlendi. Daha sonra, dengeleyici molekül tipinin ve molekül ağırlığının silanize cam yüzey üzerindeki GNR'lerin dağılımı üzerindeki etkisi araştırıldı. APTES ile modifiye edilmiş cam yüzeylerin CTAB ile stabilize edilmiş GNR'ler ile kaplanamadığı görülmüştür. PEG5K ile stabilize edilmiş GNR'lerin kullanılması, PEG2K ile stabilize edilmiş GNR'lere göre cam yüzeyinde GNR'lerin daha homojen bir şekilde dağılmasına neden olmuştur. Cam yüzeyindeki GNR'ler arasındaki parçacıklar arası mesafe, cam yüzeyleri kaplamak için kullanılan GNR çözeltisinin basitçe konsantre edilmesi veya seyreltilmesiyle başarılı bir şekilde kontrol edildi. Çalışılan aralıkta GNR'ler arasındaki parçacıklar arası mesafe azaldıkça, analitlerin bağlanması üzerine LSPR tepe kaymalarının azaldığı gözlendi. Öte yandan, AR azaldıkça, GNR'lerin LSPR yanıtı maviye kaydı. Bu tezde sunulan sonuçlar, çeşitli biyomedikal ve teşhis uygulamaları için LSPR tabanlı biyosensörlerin potansiyelini geliştirmeye yönelik gelecekteki araştırmalara katkıda bulunabilir.