Científics de l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) i de la Universitat de Barcelona han desenvolupat una nova tècnica per obtenir nanopartícules controlant la seva forma i la seva posició sobre una superfície. El mètode obre una via a aplicacions  en el camp de la plasmònica.

Nanopartícules amb forma de tassa (dalt) i còniques (a sota).Les nanopartícules tenen moltes aplicacions en productes químics, biosensors, plaques solars o dispositius fotoquímics. En funció de la seva grandària, la forma i la ubicació, es poden aconseguir diferents resultats. No obstant això, no tots aquests aspectes poden ser controlats amb els actuals mètodes de producció.

Actualment, està molt consolidada la síntesi química de nanopartícules, que permet controlar els components de la partícula (el que és interessant en productes químics i cosmètics) però no la seva forma ni la seva posició sobre una superfície. Per aconseguir això últim, es disposa de mètodes físics, però el resultat no és òptim i tampoc permeten una producció eficient ni econòmica de grans quantitats. Per això es limiten al camp de la investigació científica.

Fenòmens plasmònics

Controlar la forma de les nanopartícules i la seva disposició és especialment interessant en el camp de la plasmònica. Els plasmons apareixen quan un feix de llum incideix en la interfície entre un dielèctric (material de baixa conductivitat com pot ser l'aire) i un material metàl·lic, el que dóna lloc a fenòmens com la concentració del camp elèctric o l'augment de l'absorció de llum. Aquests efectes són d'especial rellevància per al desenvolupament de sensors o cèl·lules fotovoltaiques.

La ressonància plasmònica depèn del material, de la seva forma, del medi que l'envolta, de l'orientació i de la possible interacció entre nanoestructures. Per a la seva aplicació real fora del laboratori es necessita un mètode que permeti fabricar de forma ordenada i controlar de forma precisa la geometria a gran escala. Això ara és possible gràcies a la tècnica que han desenvolupat a l'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC, que permet obtenir nanopartícules controlant la forma i la ubicació de forma precisa, i a un cost econòmic.

Flexible i de baix cost

El mètode es basa en la combinació d'una senzilla tècnica com és la litografia de nanoimpressió i diverses tècniques de deposició de metalls. En un primer pas, es crea una màscara d'òxid de silici sobre el substrat mitjançant nanoimpressió, el que permet obtenir resolucions nanomètriques. En un segon pas, els motius es traspassen a la capa de polímer dipositada prèviament sota la màscara. Les nanopartícules metàl·liques es creen quan es diposita el metall, tot prenent la forma de les cavitats entre el polímer i la màscara. Per tant és suficient controlar el gruix de la capa inferior de polímer per controlar l'altura de les estructures. En funció de la tècnica utilitzada per a la metal·lització les nanopartícules poden prendre diferents formes utilitzant una mateixa màscara, per exemple forma de tassa buides o piràmides.

El mètode destaca per la flexibilitat per obtenir qualsevol forma i combinació de materials; millorant així la resposta plasmònica de les nanopartícules

El mètode proposat destaca per la seva flexibilitat per obtenir qualsevol forma, i combinació de materials, el que permet adaptar el disseny per millorar la resposta plasmònica de les nanopartícules. A més, es pot aplicar a molts altres camps de la nanotecnologia, on un dels majors reptes per a la transferència de tecnologia és l'escalat de la fabricació a baix cost.

Els resultats d'aquest treball, realitzats en col·laboració entre el grup de nanofabricació de l'IMB-CNM liderat pel científic del CSIC Francesc Perez Murano i el grup de nanomaterials magnètics de la Universitat de Barcelona han estat donats a conèixer a la revista Nanotechnology. S'hi han presentat algunes de les nanopartícules obtingudes en or, amb forma de tassa o amb forma cònica con, i mostren en alguns vídeos la resposta plasmònica. El mètode desenvolupat no només permet adaptar la forma i ubicació de les nanopartícules, sinó també combinar diferents materials i fer-ho a un cost relativament baix. Aquest treball ha constituït part de la tesi doctoral de la investigadora Nerea Alayo i contínua en l'actualitat mitjançant la tesi doctoral de la investigadora Ana Conde.

Article de referència:

Nanoparticles with tunable shape and composition fabricated by nanoimprint lithography. Nerea Alayo, Ana Conde-Rubio, Joan Bausells, Xavier Borrisé, Amilcar Labarta, Xavier Batlle and Francesc Pérez-Murano. Nanotechnology, Volume 26, Number 44 doi: 10.1088/0957-4484/26/44/445302

Ressenya de l'article a la web de IOP: http://iopscience.iop.org/0957-4484/labtalk-article/63030

Videos:

https://www.youtube.com/watch?v=-DkLHZfV0XU&feature=player_embedded

https://www.youtube.com/watch?v=zXpTVOFDPII&feature=player_embedded