Diseño de sensores mesoporosos multicapa para la detección de vapores y líquidos

JOSEFINA MORRONE; ANGELOMÉ, PAULA C; M. CECILIA FUERTES

Neuquén

Simposio; 3° Simposio sobre Adsorción Adsorbentes y sus Aplicaciones; 2018

Las multicapas mesoporosas construidas a partir del depósito alternado de óxidos con diferente índice de refracción se comportan como cristales fotónicos unidimensionales (CFs), cuya respuesta óptica depende del medio donde se encuentra inmerso [1]. Un paso más allá en el uso de los CFs es la construcción de un nuevo tipo de dispositivos basados en la resonancia plasmónica superficial Tamm, producto de la combinación de una delgada capa de un metal noble y un CF [2],[3]. Ambos tipos de estructuras son de gran interés debido a su potencial uso como sensores, ya que permiten que los analitos difundan a través de sus poros por todas las capas cuando se utilizan tanto para sensado en fase vapor como en fase líquida [4].En este trabajo se estudia la performance de CFs y dispositivos Tamm preparados utilizando óxidos mesoporosos en la detección de solventes de diferentes índices de refracción, comparándose la respuesta frente a los vapores y la exposición al solvente en fase líquida. Se utilizaron óxidos de TiO2 y SiO2, con porosidades entre 25 y 40% y tamaños de poros entre 3 y 8 nm, con espesores variables entre 50 y 150 nm, lo cual genera dispositivos con altas reflectividades en el rango visible del espectro [5]. Se presentan además los primeros resultados obtenidos al aplicar un recubrimiento protector de la capa metálica, diseñado para incrementar la estabilidad de los sensores sin modificar su respuesta óptica. Como segunda etapa, se realizó la post-funcionalización de los dispositivos para modificar sus propiedades físico-químicas superficiales y se evaluó su respuesta frente a los solventes ya ensayados. Se observó que las respuestas de los dispositivos frente al cambio de índice de refracción del medio poseen una relación lineal. Además, los resultados obtenidos para sensado en fase líquida y en fase vapor para el mismo analito son comparables; este efecto se debe a la condensación de los vapores dentro de los poros con tamaños en la mesoescala.