Producción de nanopartículas con geometría variable a gran escala

Actualmente, las nanopartículas plasmónicas han llegado a formar parte de diferentes ámbitos como pueden ser los biosensores, células solares, aparatos fotoquímicos… En particular, las nanopartículas con forma de “taza” o cono muestran una respuesta plasmónica de especial interés. Sin embargo, el uso de este tipo de estructuras ha quedado limitado a la investigación por la falta de métodos de fabricación que permitan su obtención en áreas suficientemente extensas. Aunque las rutas químicas permiten la obtención de nanopartículas en grandes cantidades, no es posible disponer las partículas ordenadamente y controlar su orientación en un sustrato, lo cual es crítico para controlar la interacción entre nanoestructuras y con ello su respuesta plasmónica. Otros métodos presentan limitaciones en cuanto a la resolución, relación de aspecto, producción… Investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona y de la Universidad de Barcelona han desarrollado un nuevo método publicado en Nanotechnology que supera estas dificultades de fabricación.

AnaConde

Imagen de SEM que muestra dos ejemplos de las nanoestructuras que pueden fabricarse por el nuevo método de fabricación propuesto, en forma de “nano-taza” o de nano-cono.

La clave del método reside en el uso de litografía de nanoimpresión para transferir los motivos a una máscara embebida entre dos capas de polímero y la posterior metalización mediante pulverización catódica o evaporación por haces de electrones. Tras el grabado de la capa inferior de polímero, las estructuras metálicas se forman en la capa inferior de polímero y toman la forma de dicha cavidad. Controlando la direccionalidad del proceso de metalización, se pueden obtener estructuras sólidas o huecas. La imagen de SEM muestra dos ejemplos de las nanoestructuras que pueden fabricarse por este método, en forma de “nano-taza” o de nano-cono.

El método de fabricación propuesto destaca por la flexibilidad en la obtención de diferentes formas, combinaciones de materiales… permitiendo el diseño optimizado de estructuras con propiedades plasmónicas determinadas o la obtención de partículas multifuncionales.

Actualmente, se trabaja en investigar el cambio de la respuesta plasmónica de dichas estructuras con la geometría y el material. En el video se puede observar el comportamiento como resonador de una estructura de oro en forma de nano-taza con una altura y diámetro de 400 nm y un grosor de la base y la pared de 30 nm situados sobre un sustrato de vidrio, bajo la influencia de un pulso incidente de campo eléctrico con longitud de onda en el rango de 300 a 2000 nm.

Para más información consultar:

Nanotechnology 26 445302 (2015).
Labtalk article.

Ana Conde, Universidad de Barcelona.