SENSORES FLUORESCENTES BASADOS EN CRISTALES FOTONICOS

A. ZELCER; M. C. FUERTES; I. L. VIOL; N. LÓPEZ ABDALA; G. J. A. A. SOLER-ILLIA; M. MIRENDA

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

CNEA - UBA, INQUIMAE

Los cristales fotónicos (CF) son materiales que permiten controlar el flujo de ondas electromagnéticas en un ámbito de longitudes de onda seleccionado. Esto se logra modulando periódicamente la variación espacial del índice de refracción, ya sea en una, dos o tres dimensiones. (1) El cambio en las dimensiones o en el índice de refracción frente a la presencia de un analito puede producir un cambio en las propiedades ópticas. Este fenómeno puede utilizarse para desarrollar sensores químicos y bioquímicos (2). Un caso particular de cristales fotónicos, y de fácil realización, son los reflectores de Bragg, estructuras unidimensionales en los que se alternan sucesivamente capas de materiales con distinto índice de refracción. Este tipo de estructuras se ha utilizado para la preparación de sensores, empleando capas de películas mesoporosas delgadas de diferentes materiales para la construcción del cristal fotónico. Al llenarse los poros con un analito, el índice de refracción efectivo de las distintas capas varía, el cual se detecta como una modificación de la respuesta óptica del sensor.(3) En este trabajo mostramos el diseño y la preparación de reflectores de Bragg basados en películas mesoporosas, que producen una variación en la respuesta fluorescente frente a la presencia de vapores. Los materiales empleados para la construcción de estos sensores fueron sílice y zirconia mesoporosos para las capas de bajo y alto índice de refracción respectivamente. Como material fluorescente se utilizó titania dopada con europio. Dependiendo del diseño del dispositivo, la capa de titania funciona simplemente como material fluorescente o también como parte activa del CF, produciendo una respuesta altamente no lineal. La excitación del sistema tiene lugar en el UV, en donde absorbe la titania, mientras que la respuesta tiene lugar a 615nm, en donde tiene el máximo de emisión el europio. El material posee gran estabilidad mecánica, que se traduce en una respuesta equivalente luego de múltiples exposiciones al vapor. (1) Joannopoulos, J. D.; Johnson, S. G.; Winn, J. N.; Meade, R. D., Photonic crystals: Molding the flow of light. 2011. (2) Fenzl, C.; Hirsch,T.; Wolfbeis O. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 3318. (3) Fuertes, M. C.; López-Alcaraz, F. J.; Marchi, M. C.; Troiani, H. E.; Luca, V.; Míguez, H.; SolerIllia, G. J. D. A. A. Advanced Functional Materials, 2007, 17, 1247