Estudio de propiedades estructurales y eléctricas de films delgados de óxidos mesoporosos obtenidos por irradiación con rayos X de alta intensidad

BENEDETTA MARMIROLI; LETICIA PAULA GRANJA; DAIANA E. MEDONE ACOSTA; MARÍA CECILIA FUERTES

Buenos Aires

Congreso; XIX Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados NANO 2019; 2019

Los films delgados de óxidos mesoporosos se sintetizan utilizando el método sol-gel combinado con el autoensamblado de surfactantes. Luego de la síntesis, se realizan tratamientos térmicos para consolidar el óxido y eliminar el surfactante, dejando libre la porosidad. Este tratamiento produce grandes contracciones en las películas y además no puede utilizarse si el film posee en su interior especies (grupos funcionales, nanopartículas, etc.) sensibles a la temperatura. Un tratamiento alternativo que se ha desarrollado en los últimos años consiste en la consolidación de estas películas utilizando rayos X (RX) de alta energía. Este método presenta la ventaja adicional de permitir la realización de litografías durante el proceso de fabricación del film, obstruyendo la exposición al haz de rayos con una máscara de oro con el diseño deseado y removiendo posteriormente el film que no fue consolidado por los RX. De esta forma se pueden obtener estructuras tridimensionales de muy alta resolución. Además, con la irradiación se pueden sintetizar in situ nanopartículas metálicas (NPs) dentro del film incluyendo en el sol un precursor adecuado.En este trabajo se realizó la caracterización estructural y se estudiaron las propiedades de transporte eléctrico locales de films delgados obtenidos combinando el método sol-gel con la irradiación de RX de alta energía. Las muestras se sintetizaron en el Sincrotrón Elettra (Trieste, Italia). El trabajo se centró en films de SiO2 mesoporosos y densos, con y sin NPs de Ag dentro de las paredes del óxido, con distintas concentraciones de Ag y dosis de irradiación. Las técnicas implementadas para el análisis estructural de las películas fueron microscopía óptica y electrónica, microscopía de fuerza atómica (AFM), espectroscopía IR, dispersión de RX a bajo ángulo y reflectometría de RX. se encontró que es necesario realizar tratamientos térmicos adicionales luego de la consolidación con RX para incrementar la accesibilidad y la integridad estructural. Para el estudio de las propiedades eléctricas locales en función de los diferentes parámetros de síntesis, se utilizó AFM con punta conductora. Se exploró el rol de la estructura porosa en la retención, distribución y conducción eléctrica de las NPs de Ag dentro de la matriz del SiO2. Los resultados obtenidos sugieren que, con las dosis de irradiación aplicadas, existe una cantidad remanente de Ag+ que no llegó a reducirse. Además se concluyó que la presencia de los mesoporos es determinante para la fijación de las NPs dentro del óxido.