Síntesis y caracterización estructural y mecánica de recubrimientos porosos para protección de dispositivos ópticos

J. I. RAMALLO; P. C. ANGELOMÉ; D. F. LIONELLO; J. MORRONE; M. C. FUERTES

Encuentro; Encuentro Anual del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; 2020

En la actualidad, existen diversos sistemas construidos a partir de films porosos, entre los quese encuentran los sensores ópticos de tipo Tamm. Estas estructuras multicapa reflejan intensamente longitudes de onda determinadas y permiten detectar vapores y líquidos por cambio de índice de refracción. Los dispositivos están formados por capas alternadas de óxido de silicio y óxido de titanio mesoporosos (aprox. 100 nm de espesor) sintetizados por sol gel, y una capa final de oro (aprox. 20 nm de espesor) depositada por sputtering. Las propiedades estructurales y químicas de cada capa afectan el desempeño global del conjunto, siendo de gran importancia para la funcionalidad del sensor la permanencia de la capa de oro. Es así que se plantea la necesidad de un recubrimiento robusto que proteja mecánicamente a la fina capa de oro expuesta al medio, que presenta un comportamiento no adherente. Este recubrimiento protector debe ser poroso a fin de que los analitos a sensar lo atraviesen, debe ser muy delgado (espesor menor a 30 nm) para no modificar significativamente las propiedades ópticas del dispositivo, y debe poder soportar golpes, rayaduras y otras solicitaciones debidas a la manipulación así como también proveer una mejor protección en el medio de trabajo. En el presente trabajo se presenta el diseño, la síntesis y la caracterización estructural y mecánica de los materiales constructivos de las capas protectoras (óxidos de circonio e híbridos), y la evaluación del funcionamiento de las mismas como parte del dispositivo a proteger. La caracterización mecánica fue realizada mediante nanoindentación para obtener tanto el módulo de indentación y la dureza, como el comportamiento frente al rayado. Por último, se depositaron estas películas sobre los sensores Tamm, y se analizó el comportamiento óptico y mecánico del sistema con la capa protectora.