Estudio de la estabilidad química de multicapas mesoporosas

JOSEFINA MORRONE; CEDRIC BOISSIERE; PAULA C. ANGELOMÉ; M. CECILIA FUERTES

Encuentro; XIX Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2019; 2019

Un tipo de sensores ópticos son los cristales fotónicos (CFs) basados en multicapas mesoporosas, estos se construyen a partir del depósito alternado de óxidos con diferente índice de refracción, cuya respuesta óptica depende del medio donde se encuentran inmersos [1]. Se ha comprobado que los films y nanopartículas de sílica mesoporosa son inestables químicamente en medios acuosos [2,3] dificultando su uso en dispositivos sensores robustos y reutilizables.En este trabajo se realizó un estudio comparativo de la disolución de las multicapas mesoporosas de óxidos puros (sílica, titania), mixtos (sílica-zirconia) e híbridos (organosílica-titania) en agua como solvente modelo para el estudio de la estabilidad de estos materiales. Como primera etapa, se estudió la accesibilidad de las multicapas mesoporosas con poroelipsometría ambiental. Los espesores determinados estuvieron entre los 120 y 140 nm, sus porosidades entre 20 y 30%, y la distribución del tamaño de los poros entre 2 y 8 nm.La evolución de la disolución durante los ensayos en agua se siguió por elipsometría in situ en una celda de líquidos a una temperatura de 40ºC. Además, se determinaron los cambios en la estructura porosa y en los espesores de los materiales luego de los ensayos de disolución por microscopía electrónica de barrido. Se pudo corroborar que los CFs construidos con films de sílica tienen tiempos de degradación 20 veces menores que los compuestos por films mixtos de sílica-zirconia. Por otra parte, teniendo en cuenta la aplicación de los CFs porosos como sensores ópticos, se estudió la respuesta de los mismos frente a vapor de agua antes y después de los ensayos de disolución, encontrándose que los CFs formados con films de sílica seguían siendo responsivos pero su respuesta disminuía un 50%. En el caso de los otros sistemas, no se modificó significativamente su respuesta.Los resultados presentados abren el camino para diseñar los materiales de forma tal de controlar el proceso de disolución de los dispositivos basados en multicapas mesoporosas.