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Nuevas rutas para controlar la síntesis de nanomateriales

Nuevas herramientas de evaluación que proporcionan medidas en línea y en tiempo real con alta resolución y una precisión sin precedentes podrían revolucionar la síntesis de nanopartículas (NP) y láminas delgadas a base de NP.
Nuevas rutas para controlar la síntesis de nanomateriales
El uso de NP con dimensiones de hasta 100 nm aumenta continuamente, en campos como la liberación de medicamentos biomédicos, dispositivos electrónicos y el sector de la fabricación. En la mayoría de aplicaciones se desean propiedades físicas específicas y la clave para obtener NP con propiedades ajustadas con precisión es la capacidad para controlar y refinar exactamente su forma y tamaño durante la síntesis.

El proyecto SNOW CONTROL (Integrated real-time measurement platforms for nanoparticles and nanoparticle thin films), financiado por la Unión Europea, dio los primeros pasos para lograr un control completo con retroalimentación sobre láminas delgadas de NP mediante la integración de técnicas de medición específicas. En particular, los investigadores se centraron en la dispersión dinámica de la luz (DLS) y la dispersión de rayos X en ángulos bajos (SAXS).

Las técnicas complementarias de SAXS y DLS se han optimizado con el fin de cumplir los requisitos de la ambiciosa monitorización en función del tiempo de NP en el transcurso de su síntesis. Con este fin, se mejoró el rendimiento de un instrumento de SAXS mediante la implementación de una fuente jet metálica de rayos X. El equipo del proyecto también desarrolló una innovadora sonda de DLS remota de fibra para realizar mediciones in situ.

Los nuevos dispositivos se probaron a fondo por separado sobre NP de oro disponibles comercialmente de tamaño conocido, antes de realizar medidas simultáneas de DLS y SAXS durante la síntesis de NP de óxido de silicio. El potencial zeta, una medida de la dispersión, se monitorizó al finalizar el proceso de producción porque solo entonces interesa la estabilidad del producto final.

Además, se desarrolló una segunda plataforma que combina un sensor de fluorescencia de NP basado en láser con un analizador de difracción de electrones de alta energía (RHEED). Los socios del proyecto rediseñaron una unidad de depósito químico en fase vapor/inyección de líquidos que se integró con el analizador RHEED y el monitor de flujo ultravioleta en línea. Esta plataforma ya se ha utilizado para obtener láminas de NP de silicio con éxito.

La tecnología de SNOW CONTROL para realizar mediciones en línea proporcionará el vínculo que falta actualmente en la cadena de producción de NP y láminas delgadas a base de NP. Mediante la monitorización del proceso de síntesis en tiempo real, se podría aplicar la realimentación cuando fuese necesario con el fin de garantizar una calidad estándar y repetible que permita obtener el rendimiento óptimo de los materiales en una amplia gama de aplicaciones. Puede verse un vídeo sobre el proyecto aquí.

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Palabras clave

Nanopartículas, láminas delgadas, SNOW CONTROL, dispersión dinámica de la luz, dispersión de rayos X en ángulos bajos
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