Los investigadores optimizan la impresión en 3D de nanoestructuras ópticamente activas
El procedimiento de ensayo y error se hace innecesario
La forma, el tamaño y las propiedades ópticas de las nanoestructuras tridimensionales pueden simularse ahora de antemano antes de producirlas directamente con gran precisión en una amplia variedad de superficies.
Harald Plank, del Instituto de Microscopía Electrónica y Nanoanálisis de la Universidad Técnica de Graz, lleva más de diez años investigando cómo se pueden producir arquitecturas 3D complejas y autónomas en el rango nanométrico.
CDL DEFINE/TU Graz
Desde hace unos 20 años es posible modificar superficies mediante nanopartículas para que concentren o manipulen la luz del modo deseado o desencadenen otras reacciones. Estas nanoestructuras ópticamente activas se encuentran, por ejemplo, en células solares y sensores biológicos o químicos. Con el fin de ampliar su gama de aplicaciones, investigadores del Instituto de Microscopía Electrónica y Nanoanálisis (Universidad Tecnológica de Graz) y del Centro de Microscopía Electrónica de Graz (ZFE) llevan más de una década trabajando en la fabricación no sólo de nanoestructuras planas, sino en particular de arquitecturas 3D complejas y autónomas. El equipo dirigido por Harald Plank, Verena Reisecker y David Kuhness ha logrado dos grandes avances. Ahora es posible simular de antemano con precisión las formas y tamaños necesarios de las nanoestructuras para conseguir las propiedades ópticas deseadas, que luego pueden producirse con exactitud. También han conseguido eliminar por completo las impurezas químicas, incorporadas durante la producción inicial sin afectar negativamente a las nanoarquitecturas tridimensionales.
El procedimiento de ensayo y error se hace innecesario
Hasta ahora, las nanoestructuras tridimensionales requerían un largo proceso de ensayo y error hasta que el producto revelaba las propiedades ópticas deseadas. Por fin se ha eliminado este esfuerzo. "La coherencia entre las simulaciones y las resonancias plasmónicas reales de una amplia gama de nanoarquitecturas es muy alta", explica Harald Plank. "Esto supone un enorme paso adelante. El duro trabajo de los últimos años por fin ha dado sus frutos". La tecnología es actualmente la única del mundo que puede utilizarse para producir estructuras tridimensionales complejas con características individuales menores de 10 nanómetros en un procedimiento controlado de un solo paso sobre casi cualquier superficie. En comparación, los virus más pequeños miden unos 20 nanómetros. "El mayor reto de los últimos años era transferir las arquitecturas tridimensionales a materiales de gran pureza sin destruir la morfología", explica Harald Plank. "Este salto en el desarrollo permite nuevos efectos ópticos y conceptos de aplicación gracias al aspecto 3D". Las nanosondas o pinzas ópticas con tamaños en el rango nanométrico están ahora al alcance de la mano.
Haz de electrones controlado con precisión
Para producir las nanoestructuras, los investigadores utilizan la deposición inducida por un haz de electrones focalizado. La superficie en cuestión se expone a gases especiales en condiciones de vacío. Un haz de electrones finamente enfocado divide las moléculas de gas, partes de las cuales pasan a estado sólido y se adhieren al lugar deseado. "Controlando con precisión los movimientos del haz y los tiempos de exposición, podemos producir nanoestructuras complejas con bloques de construcción en forma de celosía o de lámina en un solo paso", explica Harald Plank. Apilando estos nanovolúmenes unos sobre otros, se pueden construir estructuras tridimensionales.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Verena Reisecker, David Kuhness, Georg Haberfehlner, Michele Brugger‐Hatzl, Robert Winkler, Anna Weitzer, David Loibner, Martina Dienstleder, Gerald Kothleitner, Harald Plank; "Spectral Tuning of Plasmonic Activity in 3D Nanostructures via High‐Precision Nano‐Printing"; Advanced Functional Materials, 2023-11
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