Propiedades mecánicas de sistemas multicapa: hacia el diseño de dispositivos robustos y reutilizables

JOSEFINA MORRONE; JUAN IGNACIO RAMALLO; ANGELOMÉ, PAULA C.; M. CECILIA FUERTES

Encuentro; XX Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2020; 2021

Los cristales fotónicos (CFs) construidos a partir del depósito alternado de óxidos porosos con diferentes índices de refracción (n), pueden utilizarse como sensores o detectores cuya respuesta óptica depende del medio con el cual interactúen1. En particular, se han construido utilizando sílica y titania como materiales de bajo y alto n, respectivamente1,2, debido a la facilidad de síntesis y a la posibilidad de modificación química de cada uno de estos óxidos. Sin embargo, los films de sílica porosa pueden presentar una significativa tasa de disolución durante su uso continuado en medios acuosos3,4. Para lograr dispositivos reutilizables y robustos, se ha mejorado la estabilidad química incorporando una pequeña proporción de Zr o Ti a la sílica3. Se espera además que el agregado de Zr mejore la robustez mecánicas de las multicapas.En este trabajo se presenta el estudio de sistemas multicapa mesoporosas obtenidas por el método sol-gel acoplado con el auto ensamblado de tensioactivos. Se sintetizaron multicapas de sílica y titania y se evaluó su desempeño óptico y mecánico por espectrometría UV-Vis y nanoindentación, antes y después de someterlas a ciclados en agua a 40ºC como sistema modelo de disolución. Se analizó la influencia de las monocapas en el comportamiento mecánico del dispositivo, y se observó que la capa de valores más bajos de dureza y módulo elástico (sílica) determina las propiedades globales en la multicapa. A partir de estos resultados, se presentan posibles mejoras para maximizar la durabilidad de este tipo de dispositivos.