Development of supported 1d nanomateriales by vacuum and plasma technologies: from sensors to nanogenerators.

Resumen

Se ha abordado el estudio de crecimiento de nanohilos (metal) orgánicos soportados sobre sustratos de diferente naturaleza como óxido de titanio, óxido de silicio, óxido de zinc, metales (cobre, oro, plata, etc.) y óxidos conductores transparentes (ITO, FTO). El crecimiento de nanohilos se ha extendido a sustratos flexibles (PET, PTFE, PDMS) con vista a su aplicación en dispositivos. Se ha utilizado la técnica de deposición física en fase vapor (PVD) para el crecimiento de los nanohilos, empleando para su formación moléculas orgánicas o metalorgánicas de la familia de porfirinas, ftalocianinas y perilenos. El estudio ha abarcado tanto moléculas planas como no planas, y en el caso de ftalocianinas y porfirinas, con y sin núcleo metálico. Estos nanohilos se han utilizado como ¿template¿ para su recubrimiento con diversos óxidos metálicos mediante la técnica de deposición química en fase vapor exaltada por plasma (PECVD) ha dado origen a un gran número de aplicaciones potenciales entre las que cabe destacar: 1) Una de las primeras aplicaciones de estos nanohilos es en el campo de magnetismo, donde mediante nanohilos formados por ftalocianina de hierro y ftalocianina de hierro sustituida se ha observado la presencia de anisotropía magnética mediante la técnica de SQUID. Para ello, los nanohilos se han depositados sobre sustratos no magnéticos como aluminio u oro y han sido recubiertos de óxido de silicio, logrando una gran verticalidad de las nanoestructuras resultantes. 2) Fabricación de guías de luz nanométricas. El recubrimiento de nanohilos de perileno rojo (MePTCDI) con diferentes óxidos, y por ende diferente índice de refracción, ha permitido obtener guías de luz nanométricas. 3) Superficies superhidrofóbicas/superhidrofílicas. Nanoestructuras 1D de óxido de titanio han sido fabricadas para el estudio de sus propiedades de mojado con distintos solventes. Se ha observado que el envejecimiento de estas muestras fabricadas por PECVD produce un aumento del ángulo de contacto hasta el punto de volverse superhidrofóbicas, mientras que la irradiación con luz ultravioleta las vuelve superhidrofílicas, siendo este un proceso reversible en el tiempo. 4) Celdas solares sensibilizadas con colorante (DSSCs). Nanoestructuras unidimensionales (1D) formadas a partir de óxido de zinc (ZnO), oxido de titanio (TiO2) y multicapas ZnO@TiO2 (amorfo y cristalino) han sido empleadas para la fabricación de DSSCs. Se ha podido demostrar la superioridad de este tipo de nanoestructuras frente a sus equivalentes en capa fina. 5) Nanogeneradores basados en piezoeléctricos. Dispositivos basados en nanoestructuras 1D de óxido de zinc con diferentes contactos eléctricos han sido fabricados y empleados para generar piezoelectricidad, comparando nuevamente este tipo de sistemas frente a su homólogo en capa fina mediante medidas eléctricas. 6) Sensores basados en el efecto de Raman exaltado en superficie (SERS). La deposición de nanopartículas de plata sobre nanoestructuras 1D de óxido de titanio de tipo microporoso amorfo (también fabricado por PECVD) ha permitido la aplicación directa de estos sistemas en el área de la analítica mediante la técnica de Raman, consiguiendo detectar concentraciones muy bajas, de 10E-12 M, de una molécula patrón (rodamina 6G) sin dificultades. Además, en combinación con los nanohilos orgánicos, se ha empleado la técnica desarrollada en el grupo de investigación ¿deposición en fase vapor asistida por plasma remoto¿ (RPAVD). Dicha técnica ha servido para fabricar nanoestructuras 1D recubiertas por compuestos orgánicos como ftalocianina fluorada de cobre para su utilización como sensores conductométricos. Por otro lado, la utilización de porfirinas sustituida de platino como recubrimiento seguida de post tratamiento oxidativo por plasma, tanto en 1D como en capa fina, ha hecho posible la fabricación de nanoelectrodos y mallas de platino con aplicaciones como contraelectrodos en DSSCs. Por otro lado, se han fabricado nanopartículas elongadas de plata por la técnica de deposición a ángulo rasante, que presentan tanto anisotropía estructural como óptica. El tratamiento con un láser comercial pulsado en nanosegundos en el infrarrojo cercano (1064 nm) de las mismas tuvo como resultado una alteración de la anisotropía. Este efecto microestructural se relacionó con el cambio en la coloración de las muestras en función de la polarización de la luz debido al desplazamiento en longitud de onda del plasmón superficial de la plata.