PREPARACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS CON

PREPARACIÓN
DE
PELÍCULAS
DELGADAS
CON
NANOPARTÍCULAS DE ORO INMERSAS, USANDO TÉCNICA
DE SOL GEL Y DIP COATER
Aguilera Zavala Angélica, DIVISIÓN DE INGENIERÍAS CAMPUS IRAPUATO SALAMANCA,
DEPARTAMENTO DE ESTUDIOS MULTIDISCIPLINARIOS, UNIVERSIDAD DE
GUANAJUATO
Trejo Durán Mónica, DIVISIÓN DE INGENIERÍAS CAMPUS IRAPUATO SALAMANCA,
DEPARTAMENTO DE ESTUDIOS MULTIDISCIPLINARIOS, UNIVERSIDAD DE
GUANAJUATO
RESUMEN
Se determinan las condiciones
óptimas para la preparación de
películas de sol-gel con nanopartículas
de oro usando un sustrato de vidrio. La
deposición de las películas se realiza
usando un dip-coater. Las películas son
caracterizadas usando espectroscopia
y microscopia óptica.
INTRODUCCIÓN
Las películas son capas de
materiales que tienen gran importancia
en la actualidad debido a sus extensas
aplicaciones, tales como controlar la
reflexión y transmisión de la luz en
lentes, espejos, vidrios planos; para dar
una apariencia estética a los elementos
a los que recubren o como protección
para los mismos, así como en la
fabricación de dispositivos ópticos
como lo son filtros, divisores de haz,
discos de almacenamiento de datos y
dispositivos electrónicos transistores,
pantallas de comunicación, celdas
fotovoltaicas, etc.
Existen dos tipos de películas, gruesas
con espesor de hasta unos cuantos
micrómetros y delgadas con espesores
inferiores a una micra (10-3 mm),
aunque esto no se encuentra bien
definido en la bibliografía; estas por su
extrema delgadez y fragilidad no se
suelen emplear aisladas, sino que se
hallan soportadas sobre otros sólidos
de
mayor
grosor
y
distintas
propiedades
físicas
o
químicas
denominados sustratos [1].
Una película delgada, se forma
a través de la condensación átomo
(molécula) por átomo (molécula) sobre
la superficie de un substrato de manera
controlada [2].
Actualmente existen diversos
métodos de obtención de películas,
básicamente
estos son puramente
físicos o químicos pero hay una gran
cantidad de métodos que combinan
ambos, resultando en métodos físicoquímicos; entre ellos la preparación de
películas delgadas mediante la técnica
de sol-gel y dip-coater que es la
utilizada en este trabajo.
El método sol-gel se desarrolló
desde hace más de 40 años como una
alternativa
tecnológica
para
la
preparación de vidrios y cerámicos a
temperaturas considerablemente bajas.
El proceso sol-gel se clasifica dentro de
los llamados procedimientos suaves de
síntesis de materiales, muchas veces
con base de óxidos metálicos [3].
Un “sol” es una suspensión
coloidal de partículas sólidas en un
líquido. El sol difiere de la solución en
que la solución es un sistema de fasesimple, mientras que el sol es una
suspensión de una fase sólida en otra
fase líquida mayor. En tal sistema la
partícula coloidal es muy pequeña (de
1 a 1000 nm) que las fuerzas
gravitacionales son despreciables y las
interacciones están dominadas por
fuerzas de corto-alcance, como la
atracción de Wan der Waals y las
cargas superficiales [4].
Las
nanopartículas
son
interesantes en varios campos de la
investigación debido a sus propiedades
térmicas, ópticas, electrónicas y
magnéticas únicas. Estas propiedades
son muy distintas en comparación con
las
de
los
metales
a
nivel
macroscópico. Algunas aplicaciones
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potenciales de estas van desde las
biológicas hasta electrónicas. Por
ejemplo, las propiedades como la
conductividad térmica y propiedades
ópticas
no
lineales
de
las
nanopartículas de oro (Au-NPs), son
interesantes,
porque
utilizando
nanopartículas es posible elevar la
conductividad térmica de los fluidos lo
cual modifica sus propiedades ópticas
no
lineales.
En
particular,
el
comportamiento de las nanopartículas
de Au en diferentes medios ha sido
reportado mediante la utilización de la
técnica de z-scan. Sin embargo, las
propiedades ópticas no lineales de las
Au-NPs pueden ser modificadas
cuando están conjugadas con otras
moléculas [5].
5AuLA
NaCl
Nanopartículas de Au con ácido
lipoico y NaCl en agua.
Estas tienen una concentración de 300
nM/l (nanomols/litro) y un tamaño
promedio de 4.5 nm.
Los substratos utilizados fueron
cubreobjetos
de
vidrio
cuyas
dimensiones son 18 X 18 mm. Estos
recibieron un lavado con agua destilada
y posteriormente se limpiaron con
alcohol etílico 96° cuyos residuos
después de la evaporación son del
0.001%.
Para las inmersiones se utiliza
un dip-coater NIMA y el proceso es el
mostrado en la figura 1.
OBJETIVO
Determinación
de
los
parámetros
óptimos
para
la
preparación de películas delgadas con
nanopartículas
de
oro
inmersas
uniformemente
distribuidas
y
caracterización de las mismas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Básicamente el método utilizado
es químico y se utiliza una técnica
mecánica (inmersión) para ayudar a la
deposición de la película.
Los precursores utilizados para
preparar el host por técnica sol-gel son
los siguientes:
 TEOS (C8H20O4Si), P.M. 208.33
g/mol, líquido
 Alcohol etílico absoluto 2000,
Fórmula:
CH3CH2OH,
P.M.
46.07
 Ácido nítrico (HNO3) 1020, P.M.
63.01
 Nanopartículas de Au.
Tabla 1. Soluciones de nanopartículas de
Au utilizadas en la preparación de las
películas.
Nombre
2AuDHLA
3AuDHLA
NaCl
Fig. 1 Proceso
inmersión.
de
deposición
por
Se prepararon varia muestras
con las diferentes soluciones de NpsAu,
siguiendo
el
procedimiento
reportado por [6] en donde en lugar de
agua se usó 1 ml de solución de NPsAu.
Finalizando este tiempo se dejó
reposar durante 10 minutos para
posteriormente
comenzar
la
deposición.
Se
utilizaron
500
inmersiones por película con un tiempo
de 15 segundos del sustrato sumergido
y 0 segundos afuera de la solución. La
velocidad de subida y bajada fueron la
máxima posible, 66.44 mm/min de
subida y de bajada 66.14 mm/min.
Para la caracterización de las
películas se utilizó un espectroscopio
Ocean Optics HR4000CG-UV-NIR,
FTIR Shimadzu, y un microscopio
optico Zeiss Primotech.
RESULTADOS
Solución
Nanopartículas de Au con ácido
lipoico reducido en agua.
Nanopartículas de Au con ácido
lipoico reducido y NaCl en
agua.
Fig.2
Fotografía
de
película
nanopartículas 3AuDHLANaCl.
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con
espectroscopia UV-VIS y FTIR.
requiere mejorar la homogeneidad
la distribución de las NPS de oro en
películas y confirmar la presencia
propiedades ópticas no lineales.
Fig.3
Fotografía
de
película
con
nanopartículas 3AuDHLANaCl a nivel
microscópico. Izquierda, aumento de 20x,
derecha aumento de 50x.
2.5
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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J.
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DELGADAS:
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Boletín de la Sociedad Española de
Cerámica y Vidrio, 33(5), 245-258.
2.0
Absorbancia
Se
de
las
de
1.5
1.0
0.5
0.0
200
400
600
800
1000
1200
Longitud de onda (nm)
Fig.4
Absorbancia
de
solución
3AuDHLANaCl en el UV-VIS y NIR.
Absorbancia
0.3
0.2
300
400
500
600
700
800
900
1000
Longitud de onda (nm)
Fig. 5 Absorbancia de la película con
3AuDHLANaCl.
0.9
0.8
Absorbancia
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Numero de onda (1/cm)
Fig. 6 Absorbancia de la película con
3AuDHLANaCl obtenida por FTIR.
CONCLUSIONES Y DISCUSIÓN
Se logró la preparación de
películas de sol-gel dopadas con
nanopartículas de oro usando el dipcoater, estas se encuentran en un
sustrato de vidrio. La presencia de las
NPs de oro se confirmó por
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