Synthesis of Nanoparticles and Nanostructured Materials by Self-Assembly
- Autores: Miriam Varón Izquierdo
- Directores de la Tesis: Victor Franco Puntes (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2012
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: María del Puerto Morales Herrero (presid.), Andreu Cabot Codina (secret.), Cathrine Frandsen (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Resumen
L’aparició de noves propietats químiques i físiques dins l’escala nanomètrica és un dels motius principals que fa necessari l’estudi de nanopartícules de diferents metalls, del seus òxids i dels seus aliatges, pel disseny de les seves futures aplicabilitats. Aquesta tesi estudia dos blocs temàtics: i) la síntesi i ii) l’autoensamblatge de nanopartícules metàl·liques. En el primer bloc, s’estudien els aspectes més rellevants de la preparació de nanopartícules metàl·liques (constituïdes per un o dos metalls diferents) de mida i forma controlada. Es desenvolupa les síntesis de diferents partícules magnètiques, i s’obtenen dispersions col·loïdals de nanopartícules de cobalt (Co) i alguns del seus òxids, així com d’ or (Au), platí (Pt) i alguns dels seus aliatges. Les nanopartícules de Co estan rebent un interès creixent degut a les propietats magnètiques que presenta el material, la qual cosa les fa molt interessants per a un nombre elevat d’aplicacions tecnològiques. Però la sensibilitat del material en front l’oxidació (la qual produeix canvis en les seves propietats magnètiques) requereix que es faci un estudi profund d’aquests processos. En aquest treball, s’han sintetitzat nanopartícules de Co de diferents mides i s’han estudiat els paràmetres que afecten les seves propietats magnètiques. A més, s’han estudiat els processos d’oxidació de les nanopartícules de Co, que han generat tant nanopartícules core/shell (nucli/recobriment) Co/CoO com nanopartícules “hollow” (buides) d’òxid de Co. Les nanopartícules de Pt també són de gran interès degut a que presenten propietats òptiques i catalítiques úniques. Les seves propietats catalítiques depenen fortament dels seus àtoms superficials i, per tant, de la mida i de la forma de les nanopartícules. En aquesta tesi s’ha dut a terme la síntesi de nanopartícules de Pt de diferent mida i forma mitjançant el control de diferents paràmetres durant el procés sintètic (com la temperatura, els lligands i els temps de reacció). En particular, s’ha determinat la incorporació de traces metàl·liques durant la síntesis i el seu efecte en el control de la forma final de la nanopartícula. Finalment, l’or es un dels materials més estudiats en l’escala nanomètrica degut a les seves propietats òptiques i el seu caràcter inert, que fa que sigui un dels materials més utilitzats en aplicacions biològiques. Les propietats òptiques són especialment importants en materials amb “aspect ratios” (relació longitud/amplada). En aquesta tesi s’han sintetitzat Au “rods” (barres) de gran llargada utilitzant nanopartícules de Pt com a catalitzador de la reacció, i se n’ha explorat la llargada que poden aconseguir, relacionades amb les seves possibles aplicacions. En el segon bloc, s’estudia l’ús de les nanopartícules en la preparació de materials nanoestructurats mitjançant autoensamblatge. S’ha observat com depenent de la naturalesa i la forma de les nanopartícules, es creen diferents patrons. En particular, aquesta part es centra principalment en la utilització de nanopartícules de Co com a unitats de construcció de estructures autoensamblades, degut a les seves propietats magnètiques. S’ha estudiat l’autoensamblatge de nanopartícules de Co a sobre de diferents substrats d’interès tecnològic i les forces que intervenen en el procés. En particular, en destaquem: l’estudi de l’autoensamblatge de les partícules de Co sobre grafit i sobre substrats de silici. Finalment, s’ha estudiat la influència de les propietats en el procés d’autoensamblatge de nanopartícules de Co, així com l’estructura magnètica dels assemblats, mitjançant holografia electrònica i microscopia Lorentz. S’ha estudiat la variació de l’estructura magnètica dels diferents assemblats en funció de la seva mida total, i també en funció de la temperatura. L’estudi de les propietats individuals de les nanopartícules de Co dins l’assemblat és possible mitjançant les dues tècniques mencionades prèviament, i s’han observat els efectes col·lectius entre totes les partícules integrants de les estructures. Els resultats obtinguts indiquen que l’ordenació ferromagnètica dipolar és molt persistent en les estructures, fins i tot amb un elevat grau de desordre a la xarxa de partícules.
