CÁLCULO DEL POTENCIAL ELÉCTRICO DE UNA NANOPARTÍCULA DE ÓXIDO DE ZINC EN SUSPENSIÓN COLOIDAL

REAL, SILVINA; COMEDI, DAVID; TIRADO, MONICA

TUCUMAN

Encuentro; Encuentro Regional de la Unión Matemática Argentina en Tucumán: ERUMA 2018; 2018

Unión Matemática Argentina y FACET, Universidad Nacional de Tucumán

El potencial de la nanotecnología depende sensiblemente de la habilidad de manipular átomos y nanopartículas (NPs) con la mayor versatilidad posible durante el proceso de fabricación de las nanoestructuras, resultando la técnica de Deposición Electroforética (EPD) un método que brinda estas ventajas. El método de EPD se basa en la aplicación de un campo eléctrico adecuado, que mueve las nanopartículas cargadas (dispersas en una suspensión coloidal) hacia un electrodo de carga opuesta (sustrato). Esta técnica permite el moldeado de nanoestructuras y la obtención de formas y razones de aspectos diversos, por medio de un diseño cuidadoso de la geometría de los electrodos y la variación de los parámetros de la deposición (tiempo de deposición, intensidad de campo eléctrico, separación entre los electrodos, etc.).En este trabajo se logró el crecimiento de novedosas nanoestructuras de ZnO a temperatura ambiente mediante EPD. Para ello se prepararon suspensiones coloidales de NPs de ZnO dispersas en iso-propanol a diferentes concentraciones, las cuales fueron caracterizadas mediante mediciones de sus propiedades fisicoquímicas (conductividad, viscosidad, densidad, potencial zeta, etc.), composición estequiométrica, propiedades morfológicas y ópticas.El éxito de una buena deposición electroforética radica, entre otras cosas, en que la suspensión coloidal sea estable. La estabilidad de una suspensión coloidal está relacionada con la energía de interacción entre las nanopartículas, que depende del potencial eléctrico de las mismas. En este trabajo se aplica el modelo electrocinético standard para describir el potencial eléctrico de una NP de ZnO dispersa en iso-propanol, el cual lleva a la necesidad de resolución de la ecuación diferencial de Poisson-Boltzmann (1). Dicho cálculo se lleva a cabo usando un programa propio escrito en MATLAB. Los resultados obtenidos numéricamente se comparan con soluciones obtenidas analíticamente para ciertos casos límite. Este programa permite además hacer simulaciones numéricas del comportamiento del potencial eléctrico al variar ciertos parámetros tales como la denominada longitud de Debye y el potencial zeta. Estos cálculos permiten concluir que es posible aproximar el potencial eléctrico mediante una expresión analítica correspondiente al límite de Debye-Huckel (2). Además, se puede concluir que las suspensiones preparadas presentan alta estabilidad con un potencial zeta de alrededor de 30 mV.