Estudio del efecto en las propiedades luminiscentes de películas de SiO2 con nanopartículas de magnetita.

Abstract

El estudio de los materiales nanoestructurados es de gran interés para distintas áreas de la ciencia, en particular en el campo de la electrónica, en donde su importancia radica en sus posibles aplicaciones en la electrónica y nanoelectrónica. En este trabajo, se han sintetizado NPs de Fe3O4 por dos rutas químicas diferentes, una por el método de coprecipitación simple y la otra por método de coprecipitación compleja. En la síntesis de coprecipitación simple se obtuvieron dos muestras de NPs de Fe3O4 una denota como CM1 y otra como CMPEI-7, en donde la primera son nanopartículas simples sin surfactante y la segundas se encuentran estabilizadas con polietilenimina (PEI). Por otro lado, las NPs de Fe3O4 sintetizadas vía coprecipitación compleja fueron estabilizadas mediante un trietanolamina (TEA) y se denotaron como CMTEA-40. Se realizó una caracterización de DLS a las distintas muestras de Fe3O4 para la obtención aproximada de los tamaños de partículas, de la cual la muestra CMTEA-40 presento mejores resultados y por tal motivo a esta muestra se le continuaron las caracterizaciones de SEM, EDS, DRX, Raman FTIR y UV-Vis. En donde se observó su morfología, composición, estructura y óptica. Las NPs de Fe3O4 presentan distintas características interesantes en comparación de otros óxidos de hierro, en especial una susceptibilidad magnética muy grande que le confiere un comportamiento superparamagnetismo. Por tal motivo, las nanopartículas de Fe3O4 son embebidas dentro de otro material para formar nanocompositos con propiedades únicas. En este caso el material utilizado como matriz huésped fue el SiO2, por las propiedades luminiscentes que este presenta, el cual lo hace un candidato interesante para dispositivos optoelectrónicos. La matriz de SiO2 fue sintetizada mediante el método de sol-gel por su simplicidad y bajo costo. Las NPs de Fe3O4 son embebidas en concentraciones de 1, 3, 6 y 9% dentro de la matriz de SiO2 mediante una micropipeta y después sumergidas en baño ultrasónico para su homogenización. Con la obtención de los nanocompositos de SiO2:Fe3O4 se realizaron películas sobre obleas de sillico, mediante el método de recubrimiento por inmersión (Dip-Coating). Las películas obtenidas con las diferentes concentraciones se dividieron en dos partes, en la cual una fue tratada térmicamente a 1000°C y la otra a temperatura ambiente, para así observar los cambios que estas presentarían. Sin embargo, en las caracterizaciones de fotoluminiscencia realizadas a las películas delgadas de SiO2:Fe3O4 no se obtuvieron buenos resultados debido a que el sustrato en el cual se encontraba (oblea de silicio) reflejaba todo el espectro de fotoluminiscencia. Por tal motivo, las caracterizaciones de los nanocomposito de SiO2:Fe3O4 se realizaron a los polvos, en donde unos fueron tratos térmicamente a 1000°C y los otros se mantuvieron sin tratamiento térmico. Las caracterizaciones realizadas a los polvos fueron FTIR, DRX, Raman, TL y FL, para corroborar la interacción entre matriz y huésped, su composición y sus propiedades ópticas. Sin embargo, los estudios realizados a los polvos sin tratamiento térmico se observan en fotoluminiscencia una interacción nula en el desplazamiento de la emisión de la sílice y un decremento de la luminiscencia por efecto de atención (quenching effect). Por otro lado, los polvos tratados térmicamente sufren un cambio de fase de magnetita a hematita debido a la temperatura a la cual fueron tratados, provocando así, un corrimiento en el espectro y de igual forma una disminución en la luminiscencia.