Sintesis y caracterización de nanopartículas de batio3 como nanocapacitores ferroeléctricos

MAMANA N; NORA PELLEGRI

Rosario

Encuentro; XV Encuentro: Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2015; 2015

IFIR-CNEA-UNR

Las tendencias actuales para la fabricación de dispositivos electrónicos son dos. Por un lado la miniaturización y otra hacia el uso de composiciones amigables con el medio ambiente. La primera de ellas ha impulsado el interés en el desarrollo de materiales ferroeléctricos en dimensiones bajas. La segunda ha promovido la búsqueda de materiales ferroeléctricos en composiciones libres de plomo. En este trabajo, desarrollamos la preparación de nanopartículas (NPs) libres de plomo de BaTiO3 inmovilizadas en sustratos conductores que luego podrían ser utilizados en la fabricación de nanocapacitores[1]. Para lograr este objetivo se utilizó una combinación del método de sol-gel con técnicas de micelas inversas. El método sol-gel permite obtener compuestos con alta pureza a temperaturas relativamente bajas y la técnica de micela inversa permite controlar el tamaño final de las partículas en la nanoescala. La solución del precursor de BaTiO3 se preparó a partir de una solución acuosa de acetato de bario y una solución alcohólica de butóxido de titanio (IV) usando acetoin como agente quelante. Se empleó dioctilsulfosuccinato de sodio (AOT) como agente tensioactivo y heptano como fase orgánica con el fin de obtener un sistema micelar que contenga en su pool la solución precursora (BT) de las NPs. Posteriormente, se necesitó eliminar el AOT para obtener el material libre de tensioactivo. Se encontró que la adición de ácido oleico antes de la etapa de extracción del AOT es relevante para evitar la aglomeración de la NPs. De este modo, esta combinación de métodos permite obtener el material precursor de las nanopartículas suspendidas en una solución de heptano. Este material luego fue depositado sobre diferentes sustratos usando el método de spin-coating y mediante un tratamiento térmico las nanopartículas se fijaron e inmovilizaron sobre el sustrato. En este trabajo se presenta la caracterización completa de la evolución y la síntesis de las nanopartículas. Para la caracterización se utilizaron variadas técnicas tales como espectroscopia UV-visible (UV-Vis), dispersión de luz dinámica (DLS), microscopia de fuerza atómica (AFM), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Difracción de Rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja (FTIR ), etc. Este trabajo muestra que los sistemas micelares tienen, en todas las etapas de síntesis, un tamaño inferior a 20 nm y las nanopartículas permanecen adheridas al sustrato. Por DRX se muestra que las NPs tienen una estructura de perovskita con una tetragonalidad de 1.005. Además, las nanopartículas presentan buenas propiedades eléctricas, determinadas por varias técnicas.