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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48828| ORCID: | http://orcid.org/0009-0006-1945-0265 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| Título: | Estudo do uso de nanopartículas metálicas (NPM) e filmes finos metálicos em amostras de grãos para o aprimoramento da performance analítica da técnica de Espectroscopia de Emissão Óptica Induzida por Laser (LIBS) |
| Título (s) alternativo (s): | The use of metallic nanoparticles and metallic thin films in grain samples for the signal enhancement of LIBS |
| Autor: | Farias, Marcus Vinicius da Silva |
| Primer orientador: | Cabral, Jader de Souza |
| Primer miembro de la banca: | Menegatti, Carlos Renato |
| Segundo miembro de la banca: | Foschini, Mauricio |
| Resumen: | O setor agropecuário é responsável por cerca de ¼ do PIB brasileiro e consolida o país como um dos maiores produtores de alimento do mundo. A partir desse cenário, surge a necessidade de técnicas de análise composicional que visam garantir o controle de qualidade da produção alimentícia. Dentre as diversas técnicas existentes, a técnica LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) tem se mostrado relevante por conta de sua versatilidade, facilidade de aplicação, robustez, capacidade de análise multielementar (de diversos elementos químicos), dentre outros. Apesar dos diversos benefícios apresentados, existem diversos esforços de melhoramento da sensibilidade da técnica. Aprimoramentos como o uso de duplo-pulso (DP-LIBS), ou disparos laser da ordem de femtosegundos (fs LIBS), ou o uso de nanopartículas metálicas (NELIBS), vêm sendo estudados para otimizar, dentre outros parâmetros, o limite de detecção (LOD). Em particular, o uso de nanopartículas metálicas associadas à LIBS (NELIBS) tem se mostrado como uma medida promissora para o aperfeiçoamento da técnica. Enquanto a maior parte dos trabalhos publicados na literatura da área até o momento estiveram restritos a substratos metálicos, vítreos e cerâmicos, esse trabalho se concentra em estudar o uso (ou incorporação) de nanopartículas e filmes finos metálicos em amostras de grãos (café, milho, sorgo, soja), para o aprimoramento da técnica LIBS. Os melhores resultados encontrados foram para as amostras depositadas com filme fino de ouro (Au) e apresentaram ganhos significativos na intensidade das linhas espectrais, da ordem de 200% para o café, 600% para o milho, 1500% para o sorgo e 600% para a soja, em algumas linhas de emissão atômica de ferro (Fe). Este trabalho visa contabilizar o ganho obtido, em intensidade, nas principais linhas espectrais e analisar os possíveis mecanismos que levaram a esse fenômeno, a partir dos parâmetros de temperatura e densidade eletrônica do plasma. Os resultados obtidos apresentam um aumento indicativo tanto para a temperatura do plasma, como da densidade eletrônica, para as amostras com nanopartículas e filmes metálicos. |
| Abstract: | The agricultural sector is responsible for nearly ¼ of Brazil’s GDP, and consolidates the country as one of the largest producers of food globally. Given this scenario, the need for analysis techniques regarding the composition, which envisions the quality control of grains, is proving to be more and more necessary. Between all of the analytic techniques, the LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) technique has proven to be relevant because of its versatility, ease of application, robustness, multi-element analysis capability, among other benefits. Despite all of the advantages of this technique, there are still many efforts in improving the sensibility of the technique. Improvements, such as double-pulsed LIBS (DP-LIBS), femtosecond LIBS (fs-LIBS), or the use of metallic nanoparticles (NELIBS), have been studied for optimizing, among other parameters, the limit of detection (LOD). The use of metallic nanoparticles, in particular, associated to LIBS (NELIBS) has shown relevant results for the enhancement of the technique. While most of the work in the literature has been focused on metallic, vitreous or ceramics, samples, this work is focused on the use (or incorporation) of metallic nanoparticles, as well as thin metallic films, in grain samples (coffee, corn, sorghum, soy) for the analytic enhancement of LIBS. The best results were achieved using thin gold (Au) films deposited on the surface of the grain samples. Expressive gains in intensity of the atomic lines were observed, in the order of 200% for coffee, 600% for corn, 1500% for sorghum, 600% for soy in selected atomic lines of iron (Fe). This work aims to measure the gain in intensity of the most relevant atomic lines present in the spectrum, and to analyze the possible mechanism that led to this phenomenon, through the investigation of the plasma’s temperature and electron density. The results show an indicative increase in both temperature and plasma density for the samples with deposited nanoparticles, as well as, the ones coated with thin films. |
| Palabras clave: | LIBS nanopartículas metálicas grãos filmes finos grains NELIBS metallic nanoparticles plasma’s temperature plasma’s electron density |
| Área (s) del CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::EMISSAO ELETRONICA E IONICA POR LIQUIDOS E SOLIDOS FENOMENOS DE IMPACTO |
| Tema: | Física |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Física |
| Cita: | FARIAS, Marcus Vinicius da Silva. Estudo do uso de nanopartículas metálicas (NPM) e filmes finos metálicos em amostras de grãos para o aprimoramento da performance analítica da técnica de Espectroscopia de Emissão Óptica Induzida por Laser (LIBS). 2026. 66 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.5546. |
| Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.5546 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48828 |
| Fecha de defensa: | 17-mar-2026 |
| Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): | ODS::ODS 2. Fome zero e agricultura sustentável - Acabar com a fome, alcançar a segurança alimentar e melhoria da nutrição e promover a agricultura sustentável. |
| Aparece en las colecciones: | TCC - Física de Materiais |
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