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Title

Fabricación de nanopartículas metálicas por métodos físicos con tamaño, composición química y estructura contraolados. Nanopartículas de Co, Au, Ag, aleación Ag-Au y Ag-Au-Pd, y Ag@Au

AuthorsRuano Díaz, Manuel
AdvisorHuttel, Yves ; Martínez-Orellana, Lidia
KeywordsNanopartículas
Aleación
Nucleo@corteza
Issue Date15-Jul-2013
PublisherCSIC - Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM)
Universidad Autónoma de Madrid
AbstractLa fabricación y el estudio de las propiedades de nanopartículas metálicas es una de las líneas de trabajo más importantes en nanociencia. El alto cociente superficie/volumen que presentan las nanopartículas les confiere unas propiedades distintas de sus materiales en volumen: nuevas propiedades magnéticas, catalíticas, ópticas, entre muchas otras. Dentro de sus posibilidades tecnológicas, se incluyen ejemplos como terapia médica, tecnología de almacenamiento de datos, biosensores u optoelectrónica. La generación de nanopartículas metálicas ha supuesto tanto el desarrollo de nuevas técnicas de fabricación, como vías de protección de la naturaleza magnética de las nanopartículas. El uso combinando de las nanopartículas metálicas con sistemas protectores ha permitido fabricar nuevos materiales con las propiedades deseadas. El trabajo de investigación presentado en esta memoria comprende la fabricación, estudio y caracterización de nanopartículas metálicas tanto en superficies como en sistemas más complejos (matrices).
En primer lugar se han fabricado y estudiado nanopartículas de Co depositadas sobre sustratos de Si(100) oxidados naturalmente, fabricadas mediante la técnica de agregación de gases usando una fuente de agregados (Ion Cluster Source, ICS) en ultra alto vacío. Los depósitos de nanopartículas corresponden a diferentes porcentajes de recubrimiento, muy inferiores a una monocapa, con un tamaño promedio de nanopartícula de unos 10 nm. Se profundiza en la modificación de las propiedades de la superficie del Si en función del porcentaje de recubrimiento. Primero, se estudia la influencia de las interacciones interpartícula en la distribución de las nanopartículas depositadas sobre la superficie durante el proceso de depósito. A continuación, se realiza un estudio de la rugosidad superficial de estos depósitos a nivel nanométrico que se correlaciona con la evolución de la mojabilidad de los sistemas fabricados.
Las nanopartículas de Co se oxidan con facilidad al aire. El estudio de vías de protección es el siguiente avance natural de este trabajo con el fin de conservar su naturaleza magnética. Las nanopartículas de Co se embeben en matrices metálicas de Au y V, fabricadas con la técnica de pulverización catódica (sputtering) con magnetrón. El oro es una matriz no-reactiva ideal de polarización débil en contacto con metales de transición 3d. El vanadio es paramagnético y puede presentar imanación distinta de cero en contacto con materiales ferromagnéticos 3d. Se ha observado que la alta fracción de átomos de las nanopartículas en contacto con la intercara de la matriz protectora, influye en la respuesta magnética del sistema estudiado. De este modo, se estudia si las propiedades magnéticas de las nanopartículas están condicionadas tanto por la intercara de la matriz como por el porcentaje de nanopartículas de Co embebidas.
La técnica de fabricación de nanopartículas ICS utilizada ha demostrado ser capaz de generar nanopartículas de alta pureza con gran precisión, pero presenta una principal limitación: el uso de un único blanco. Esta condición de trabajo impide la generación de nanopartículas heteroestructuradas, formadas por varios elementos distintos, controlando la composición química. Nuestra experiencia previa con la ICS estándar motiva que nuestro grupo de investigación desarrolle una versión mejorada de la ICS. Este sistema de crecimiento de nanopartículas se ha denominado fuente de agregados múltiple (Multiple Ion Cluster Source, MICS). Tres magnetrones independientes sustituyen al magnetrón único del sistema ICS estándar. El control individual de los parámetros de trabajo de los tres magnetrones ha permitido la fabricación de nanopartículas con composición química ajustable, pudiendo generar: nanopartículas de un solo elemento, nanopartículas de aleación de dos o tres elementos con estequiometria controlada y nanopartículas de tipo núcleo-corteza.
DescriptionMemoria presentada para optar al grado de Doctor en Ciencias Físicas.-- Tutora: Pilar Prieto Recio
URIhttp://hdl.handle.net/10261/107956
Appears in Collections:(ICMM) Tesis
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