Determinación de estructura, configuración y tamaño de Nps de cobre generadas en líquidos por ablación láser de pulsos ultracortos por espectroscopía de extinción

J. M. J. SANTILLÁN; F. A. VIDELA; M. B. FERNÁNDEZ VAN RAAP; D. MURACA; D. C. SCHINCA; L. B. SCAFFARDI

Mar del Plata, Argentina

Congreso; XIII Superficies y Materiales Nanoestructurados 8, 9 y 10 de Mayo de 2013; 2013

INTEMA, Mar del Plata, Argentina

En este trabajo se analiza la estructura, configuración y tamaño de nanopartículas (Nps) de cobre producidas por ablación láser de femtosegundos (fs) sobre muestras sólidas de cobre en líquidos. La energía del pulso láser utilizada para la generación de las soluciones coloidales se varió entre 500 J y 50 J y los medios líquidos usados fueron agua y acetona. El estudio fue llevado a cabo a través de espectroscopía de extinción óptica, utilizando teoría de Mie para ajustar los espectros experimentales. Para ello se han considerado las contribuciones dependientes del tamaño de los electrones libres y ligados a la función dieléctrica metálica. Teniendo en cuenta la posibilidad de oxidación del cobre durante el proceso de fabricación, se consideraron dos especies (Cu y Cu2O) conformadas en dos estructuras (núcleo solo o núcleo-cubierta) y en dos tipos de configuración (Cu-Cu2O y Cu2O-Cu) para desarrollar el proceso de ajuste espectral. Para el caso de Nps de cobre generadas en agua con pulsos de alta energía, puede observarse que una configuración tipo Cu-Cu2O ajusta muy bien el espectro experimental, mientras que para energías decrecientes y por debajo de cierto umbral (170 J), es necesario incluir además una configuración tipo Cu2O-Cu para un ajuste óptimo. Por otro lado, para Nps de cobre fabricadas en acetona a alta energía del pulso láser, el ajuste óptimo se logra con una distribución de tamaño bimodal de Cu-Cu2O mientras que para energías decrecientes y por debajo de un umbral ubicado aproximadamente en 70 J, una configuración tipo Cu2O-Cu debe ser incluida junto con la configuración anterior para un correcto ajuste del espectro experimental. La distribución de tamaños obtenidos por espectroscopía de extinción fueron comparados con imágenes AFM y HRTEM de las soluciones coloidales, obteniéndose un excelente acuerdo entre las tres técnicas. La presencia del óxido Cu2O fue confirmada a través de espectroscopía Raman.