Comportamiento electroquímico de superficies de Si(111) hidroxiladas con aplicación al diseño de plataformas plasmónicas

JOAQUÍN KLUG; LUIS A. PÉREZ; EDUARDO A. CORONADO; GABRIELA I. LACCONI

La Plata, Argentina

Simposio; 4º ENCUENTRO DE FISICA Y QUIMICA DE SUPERFICIES; 2009

COMPORTAMIENTO ELECTROQUÍMICO DE SUPERFICIES DE Si(111) HIDROXILADAS CON APLICACIÓN AL DISEÑO DE PLATAFORMAS PLASMÓNICAS J. Klug, L.A. Pérez, E.A. Coronado, G.I. Lacconi INFIQC, Departamento de Fisicoquímica, Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Nacional de Córdoba, Medina Allende y Haya de la Torre, Ciudad Universitaria, X5000HUA, Córdoba, ARGENTINA E-mail(autor responsable): jklug@fcq.unc.edu.ar E-mail(alternativos): glacconi@mail.fcq.unc.edu.ar, coronado@ mail.fcq.unc.edu.ar Área temática: Adsorción de átomos y moléculas; crecimiento de monocapas y estructuras de baja dimensionalidad. El diseño de nanoestructuras sobre sustratos de silicio constituye un área de gran interés en diversas aplicaciones tales como microelectrónica, dispositivos para la detección óptica y espectroscópica de moléculas, etc.[1]. La obtención de plataformas robustas para estas aplicaciones depende de una adecuada selección de los grupos funcionales en la superficie, de la optimización del tamaño, forma y derivatización de las nanopartículas (NPs) y de los procesos de post-funcionalización. El objetivo de esta comunicación es el estudio electroquímico en soluciones acuosas bajo diferentes condiciones (pH, potencial, composición del electrolito, etc.) de superficies de n-Si(111) modificadas, para lograr superficies hidroxiladas en forma uniforme y controlada. La modificación posterior de estas superficies con una monocapa de APTES deja expuestos grupos amino terminales, que permiten el anclaje covalente de NPs de Au. La plataforma así obtenida presenta dominios con distintos comportamientos electroquímicos. La oxidación de las superficies de n-Si(111) hidrogenadas, mediante inmersión en soluciones de HF y NH4F, se realiza en una celda electroquímica con control potenciodinámico y potenciostático en solución buffer de ácido acético/acetato de sodio, en oscuridad y a temperatura ambiente. Los perfiles j/E potenciodinámicos muestran dos procesos anódicos definidos asociados con el reemplazo del H-terminal por -OH y el crecimiento de la capa de óxido con ruptura de enlaces Si-Si subyacentes [2-3]. Este análisis permitió encontrar las condiciones óptimas para lograr superficies totalmente hidroxiladas aplicando pulsos potenciostáticos. El tratamiento de estas superficies con APTES forma monocapas sobre las que se anclaron NPs de Au. Las NPs de Au sintetizadas en fase acuosa fueron caracterizadas por espectroscopía UV-vis y TEM en una etapa previa a la funcionalización de los sustratos. La morfología de las plataformas fue determinada por microscopías AFM y SEM y las características eléctricas de las superficies funcionalizadas fueron determinadas mediante la obtención del potencial de banda plana del semiconductor. [1] J.H. Henzie, J. Lee, M. H. Lee, W. Hasan, T.W. Odom, Annu. Rev. Phys. Chem. 60 (2009) 147. [2] W. Knoll, I. Köper, R. Naumann, E.K. Sinner, Electrochimica Acta, 53 (2008) 6680. [3] A. G. Muñoz, A. Moehring, M. M. Lohrengel, Electrochim. Acta. 47 (2002) 2751.