Resumen de Photonic devices based on hybrid organic?inorganic xerogel polymers
L'objectiu del treball inclòs en aquesta Tesi Doctoral és el desenvolupament de noves estratègies per a la fabricació senzilla i de baix cost de components fotònics polimèrics i la seva integració en dispositius lab?on?chip fotònics (PhLoC). Per a això, es van desenvolupar materials polimèrics híbrids orgànics?inorgànics amb un esquelet d'òxid de silici, mitjançant la tecnologia sol?gel, i es van fabricar microestructures d'aquests materials usant tècniques de microfabricació senzilles i de baix cost. Diferents monòmers van ser triats seleccionats i inclosos en diverses formulacions sol?gel. Aquestes molècules modulen no només les propietats físic?químiques dels materials resultants, tals com la seva flexibilitat, porositat o hidrofobicitat, sinó també les seves propietats òptiques tals com la transparència o l'índex de refracció. Així mateix, els materials desenvolupats van ser dopats amb molècules colorants i fluorescents amb la finalitat de controlar les seves propietats espectrals. El microestructurat del material híbrid resultant es va dur a terme usant tècniques no fotolitogràfiques incloses en les trucades tècniques de litografia tova (de l'anglès soft lithography). Treballant amb aquests materials i aplicant senzills processos de fabricació, es van desenvolupar components fotònics polimèrics, els quals poden integrar?se en dispositius lab?on?chip amb la finalitat de desenvolupar eines d'anàlisis compactes amb el potencial de ser aplicades en estudis descentralitzats per al control mediambiental o diagnòstic precoç de malalties. El manuscrit es divideix en set capítols. En el capítol I, es realitza una introducció general als conceptes principals necessaris per a una millor comprensió de la tecnologia sol?gel, la síntesi de materials híbrids orgànics?inorgànics i la seva aplicació en òptica i la fotònica. Igualment, es descriuen les diferents tècniques aplicades pel microestructurat d'aquests materials i, per finalitzar, s'introdueixen els dispositius labon? chip (LoC) i el concepte de PhLoC, que inclou components diferents, relacionats amb la micro?òptica i l'òptica integrada. Aquest capítol va seguit de cinc capítols més que mostren el treball experimental dut a terme i descriuen els resultats experimentals obtinguts. Com a últim capítol, en el capítol VII es destaquen les principals conclusions extretes d'aquest treball. El capítol III se centra en el disseny i la síntesi de dos materials híbrids dopats amb fluoròfors i el seu microestructurat mitjançant una tècnica de litografia tova denominada micromodelat en capil?lars. Es va realitzar una caracterització fisicoquímica exhaustiva dels materials resultants i de la seva resposta espectral. Es va realitzar el processament en un sol pas de microestructures d'aquests materials, amb diferents geometries i relacions d'aspecte i, al seu torn es van demostrar les seves excel?lents propietats òptiques. A més, aquest capítol mostra que aquests materials són robusts i molt adequats per a la fabricació d'emissors de llum d'estat sòlid d'un sol ús, i d'altres components fotònics per a òptica integrada. En els capítols experimentals segu?ents, es recull l'avaluació òptica de components polimèrics fotònics, i la seva posterior integració en dos dispositius PhLoC diferents. El capítol III mostra la fabricació, caracterització i implementació en un PhLoC basat en estructures *PDMS vidre, de diferents microfiltres fabricats amb els materials híbrids dopats amb colorants que absorbeixen en diferents zones de l'espectre visible. El capítol V presenta el disseny, la fabricació i el funcionament d'un emissor de llum blava fabricat emprat un material híbrid sol?gel dopat amb un fluoròfor i seguint els procediments experimentals descrits en els capítols anteriors. El capítol VI descriu el treball realitzat en la integració d'aquest emissor en un altre dispositiu PhLoC fabricat en PDMS i vidre, el qual es va aplicar posteriorment en la fabricació d'un biosensor per a la detecció d'un analit modelo. El capítol VII explora altres materials híbrids basats en matrius de xerogel dopats amb punts quàntics, així com una tècnica de *micro?/nanofabricació alternativa, la litografia per nanoimpresión tèrmica, per a l'estructurat dels polímers híbrids presentats en els capítols anteriors.
