Sensor Indireto de Espalhamento Raman Superficial Aprimorado para Detecção Direta de Mercúrio Elementar Gasoso

O mercúrio elementar gasoso (GEM─Hg0(g)) é um poluente global altamente tóxico, com preocupações ambientais e de saúde humana. O monitoramento do GEM liberado em regiões de mineração de ouro é extremamente necessário. Neste trabalho, desenvolvemos um sensor miniaturizado de espalhamento Raman superficial aprimorado (SERS) para a detecção direta de Hg0(g), utilizando nanorods de ouro (AuNRs) e rodamina 6G como molécula sonda. Os espectros de SERS mostram um sinal suprimido após a exposição a Hg0(g) em diferentes concentrações, causado pela transição morfológica dos nanorods para esferas. A aproximação de dipolo discreto (DDA) e simulações de teoria do funcional de densidade (DFT) revelam que os fenômenos energéticos envolvidos durante o processo de formação do amalgama Au–Hg podem levar a mudanças drásticas nas características plasmônicas do AuNR, suprimindo o sinal de SERS. Esse efeito é a chave para alcançar o alto desempenho na detecção de Hg0(g) até 0,08 μg. Além disso, os resultados do SEM-EDS confirmaram as mudanças morfológicas do AuNR após a exposição a Hg0(g), e a análise de componentes principais e o erro médio quadrático revelam a alta sensibilidade, principalmente para a menor quantidade de Hg0(g) (0,08–1,02 μg), corroborando as simulações DDA e DFT, cuja formação da liga Au–Hg na superfície do AuNR é energeticamente mais favorável, ocorrendo mais rapidamente e eficientemente do que o processo de difusão. Além disso, esses resultados mostram que estruturas de nanorods são mais eficientes do que esféricas.