Desarrollo de un sistema de electrodeposicion para crecer nanohilos compuestos por segmentos de distintos materiales

DOMENICHINI P.; COSTA M.; CAPELUTO M. G.; GAMBINO L.

Ciudad de Villa Carlos Paz, Provincia de Córdoba

Conferencia; 105a Reuniion de la Asociaciion Fisica Argentina; 2020

Los nanohilos son estructuras de gran interés ya que debido a sus propiedades electrónicas únicas resultan ideales para ser usados en aplicaciones de espintrónica, nanoelectrónica y nanofotónica,. Estas propiedades no solo están relacionadas con su composición química sino también con sus características de confinamiento en largo (L) y diámetro (d). Sus características estructurales (relación de aspecto L/d grande) son beneficiosas para la integración en circuitos fotónicos, por ejemplo para formar guías de ondas, fuentes tipo diodos emisores de luz, circuladores, llaves ópticas, etc. En este trabajo se diseña un sistema de electrodeposición, que será empleado para crecer nanohilos de diferentes materiales. La ventaja de esta técnica es que hace posible crecer nanohilos compuestos de segmentos de distintos materiales en un único proceso de fabricación. El sistema de electrodeposición consiste esencialmente en una celda electroquímica y un potenciostato. La celda en donde se crecen los materiales es una celda electroquímica de tres electrodos. Como electrodo de referencia se emplea un electrodo de Ag/AgCl. El potenciostato se diseñó en base a un desarrollo previo realizado para crecer metales [1, 2] y consiste en un circuito basado en amplificadores operacionales y conversores DAC que están controlados por un procesador Arduino.Se realizaron simulaciones tanto del sistema electroquímico como de los circuitos necesarios para el funcionamiento de esta técnica (potenciostato). En el caso del sistema electroquímico se simularon ciclos voltamétricos (CV) mediante el método de elementos finitos empleando el programa COMSOL. Los resultados obtenidos se compararon con las mediciones realizadas en el laboratorio. Como prototipo para desarrollar las simulaciones se empleó un baño de Watts de Níquel. En los CV se observó la reducción y oxidación del níquel junto con la reducción de hidrógeno, tal como se muestra en los resultados experimentales. En el caso de la simulación de un potenciostato se reemplazó la celda electrolítica por modelos de circuitos equivalentes empleando el software LTSpice. Se realizaron modificaciones al circuito del potenciostato con el objetivo de realizar mediciones de ciclos voltamétricos y cronoamperometría DC o pulsada.