"Líneas de investigación en micro y nanotecnología"

SCAFFARDI, LUCÍA BEATRÍZ; SCHINCA, DANIEL CARLOS; TOCHO, JORGE OMAR; TORCHIA, GUSTAVO ADRIÁN; CARRERA, ÁLVARO DANIEL; DEMARCO, JUAN ADRIÁN; SANTILLÁN, JESICA MARÍA JOSÉ; TEJERINA, MATÍAS RUBÉN; VIDELA, FABIÁN ALFREDO

Capital, Buenos Aires

Encuentro; ENCUENTRO NANO MERCOSUR 2011; 2011

Fundación Argentina de Nanotecnología (FAN)

            Líneas de investigación relacionadas con la temática de nanotecnología (título y brief)* Fabricación y fragmentación de Nps metálicas pequeñas por ablación láserFabricación y fragmentación de Nps esféricas de metales de transición por ablación láser de pulsos ultracortos. Control de los parámetros experimentales para obtener distribuciones estrechas de tamaños. Ablación de blancos de Au, Ag, Cu, Ti, Pt, Fe y Ni sumergidos en diferentes medios líquidos. Fabricación de nanopartículas aisladoras luminiscentes y semiconductoras mediante esta técnica. Obtención de Nps simples y core-shell. Obtención de espectros de extinción experimentales e imágenes TEM de las muestras coloidales.* Mecanismos de fabricación y modelado teóricoAnálisis de los mecanismos de fabricación de Nps por ablación láser de pulsos ultracortos y por fragmentación: influencia del supercontinuo generado en el líquido. Influencia de los electrones libres y ligados en la función dieléctrica de Nps de diferentes metales de transición y su dependencia con el tamaño.Cálculo de la sección eficaz de extinción para las Nps fabricadas por ablación láser ultrarrápida en estructuras simples y core-shell utilizando Teoría de Mie, incorporando la función dieléctrica corregida por tamaño para el ajuste de los espectros experimentales.* Estudios de propiedades ópticas no linealesMedición de transmitancia de muestras coloidales metálicas mediante la técnica de Z-scan. Modelado y determinación de la susceptibilidad de órdenes superiores para las diferentes soluciones coloidales. Espectroscopia no lineal en soluciones de nanopartículas mediante two photon spectroscopy.                                       * Estudios de propiedades luminiscentes de Nps metálicas y aisladorasEstudio de la respuesta luminiscente de nanopartículas obtenidas mediante interacción con pulsos ultracortos en distintas soluciones liquidas. Excitación de la solución coloidal con láser de pulsos ultracortos a diferentes longitudes de onda y análisis de los espectros de emisión espontánea, los tiempos de vida media luminiscente y la excitación óptica en cada solución.* Fabricación química de estructuras core-shell y caracterización ópticaFabricación química de Nps esféricas de estructura core-shell (Si2O metal de transición). Espectroscopía de extinción y modelado teórico utilizando Teoría de Mie y aproximación dipolar. Análisis de las propiedades plasmónicas. * Estudio teórico de propiedades plasmónicas de estructuras 2D y 1DCálculo teórico de sección eficaz de extinción de nanotubos y nanocilindros core-shell 2D utilizando el Teorema integral de Green. Cálculo teórico y simulación del guiado del plasmón polaritón por guías de onda metálicas planas 1D sobre sustratos dieléctricos o embutidas dentro de ellos. * Obtención de coloides metálicos en monocristalesGeneración de defectos por radiación X o UV. Tratamientos térmicos que favorecen la aglomeración de nanopartículas metálicas. Verificación de la validez de los modelos locales para la función dieléctrica en la escala subnanométrica.* Fabricación de circuitos ópticos integrados mediante interacción con pulsos ultracortos en materiales de interés en fotónicaEl objetivo principal de esta línea se centra en la fabricación y caracterización de estructuras de guiado de luz en cristales de interés en fotónica, mediante el método de escritura láser directa con pulsos ultracortos de luz. Las estructuras de guías de onda se fabricarán mediante micromaquinado de películas delgadas como así también mediante láser escritura directa para conformar estructuras 2D y 3D en el interior de los cristales. Entre estos circuitos ópticos a desarrollar podemos mencionar: guías de onda rectas, guías curvas, divisores de haz, interferómetros Mach Zehnder, anillos, guías acopladas etc. Utilización de software comercial R-Soft para simulación de propagación de luz en este tipo de estructuras.* Respuesta luminiscente y acción laser en guías de onda integradas fabricadas mediante escritura láserSe fabricarán y estudiarán potenciales sistemas láser integrados en guías de ondas fabricadas con escritura con pulsos de femtosegundos. Entre los materiales elegidos se encuentran en cristales y vidrios (YAG, SBN, LiNbO3, YFL, YVO4, etc.) dopados con iones de interés en Fotónica tales como: Nd, Er, Tm, Yb entre otros. En algunos ya han obtenido exitosos sistemas láser integrados en estas estructuras de guías de onda.* Estudio de la interacción de pulsos laser de fs y cristales utilizando el formalismo de elementos finitos (EF) para el cálculo de deformaciones elásticasDeterminación de mapas de tracción/compresión a partir del tensor de deformaciones obtenido mediante el cálculo de EF en la aproximación de plane strain. Validación a sistemas de deformaciones 3D. Efecto elasto-óptico, mapas de modificación de los índices de refracción a través del procesado con pulsos de fs. Validación con programas comerciales. Determinación de las constantes piezo-espectroscópicas a partir de las deformaciones y del mapa de micro-Raman medido con microscopia confocal.* Fabricación de guías ópticas en películas delgadas codopadas con Nanopartículas core-shell y iones ópticamente activosMediante ablación láser se fabricarán guías de onda acanaladas tipo ridge a partir de guías de onda planas, definidas sobre películas delgadas de Ti2O, PLZT, dopados con iones ópticamente activos ( Er, Nd, Yb) depositadas sobre oxido de silicio. En estos sistemas se utilizaran las propiedades absorbentes de las Nps para sensibilizar al ion ópticamente activo para mejorar su rendimiento cuántico luminiscente si alterar sus propiedades o producir efectos adversostales como quenching de la luminiscencia.* Fabricación de un modulador electro-óptico integrado mediante escritura directa con pulsos de fs en Niobato de LitioSe diseñara y fabricara un modulador electro óptico integrado en sustratos de Niobato de Litio con distintos cortes cristalográficos (X, Z). El circuito óptico del modular es un interferómetro Mach Zehnder integrado, asimismo mediante técnicas de deposición tipo sputtering se construirán los electrodos diseñados para la modulación en amplitud de estos dispositivos.* Formación de recursos humanosActualmente se encuentran en desarrollo de 4 Tesis Doctorales en la temática. Se prevé la incorporación de nuevos becarios doctorales para 2012.Proyectos en marcha y organización de eventos internacionales1) PIP CONICET 0394: "Estudio y caracterización de propiedades ópticas de materiales nano y microestructurados. Aplicaciones a la plasmónica y a la óptica integrada", Directora: Dra. Lucía B. Scaffardi2) Proyecto Facultad de Ingeniería, UNLP, 11/I151: "Propiedades ópticas de nano y microestructuras metálicas y dieléctricas. Aplicaciones a dispositivos plasmónicos y de óptica integrada", Director: Daniel C. Schinca3) Proyecto PICT Bicentenario Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, PICT-2575: "Fabricación de circuitos ópticos integrados mediante interacción con pulsos ultracortos en materiales de interés en Fotónica". Director: Gustavo A. Torchia4) Proyecto EULASUR: Network in Advanced Materials and Nanomaterials of industrial interest between Europe and Latin American Countries of MERCOSUR (Argentina-Brazil-Uruguay) (AMNIEULASUR), 2009-2012.5) Organización de la Escuela 2nd Summer School: "Simulation, Characterization and Optical methods for hybrid materials and nanomaterials", La Plata , 4 a 9 de septiembre de 2011Equipamiento disponible en el CIOp relacionado con el tema-Sistema con láser de pulsos ultracortos (100 fs, 1 mJ, 1 kHz);-Láser de Nd:YAG (1.064 nm) y sus armónicos (532, 355 y 266 nm);-Oscilador Paramétrico Óptico: rango espectral entre 400 y 2000 nm;-Diodo laser a 808 nm pigtail de 6W;-Cámara CCD intensificada;-Fotomultiplicadores, detectores de Si y Ge;-Monocromador de 0,25 m de distancia focal;-Espectrógrafo echelle de dispersión cruzada;-Analizador de perfiles de haces laser de 300 mn a 1100 nm & 1550 nm;-Espectrofotómetro Shimadzu 1650 PC de haz doble con rango espectral entre 190 y 1100 nm;-Lock-in SR 830;-Lámparas incandescentes y de descarga de Xe para iluminación;-Fibras ópticas de iluminación y recolección de la luz dispersada.Actividades de transferencia tecnológicaDentro del CONVENIO CONICET-VENG SA se desarrolla un sensor integrado basado en guías ópticas como instrumento experimental del vehículo TRONADOR II (2009-2012). Dr Torchia.