INVESTIGADOR(ES) PRINCIPAL(ES):

Henry Riascos Landazuri

13 horas

CODIGO CIE

3-18-7

Laura Duque Herrera

Estudiante

0 Horas

Cristian Rosero Arias

Estudiante

0 Horas

TIPO DE CONVOCATORIA

2017. Décimoprimera Convocatoria

TIPO DE PROYECTO

Investigación Básica

OBJETIVO(S)

Como objetivo general nos proponemos investigar el proceso de producción, por medio de Ablación Láser, de grafeno como función de las condiciones de crecimiento. Para el alcance de este objetivo es necesario producir grafeno directamente sobre sustratos de Si y sobre películas delgadas de Co depositadas sobre Si y su caracterización será con varias técnicas analíticas de caracterización de materiales. Para alcanzar el objetivo general nos hemos trazado los siguientes objetivos específicos: Producir grafeno sobre sustrato de Si variando la longitud de onda del láser (1064 nm y 532 nm), el tiempo de depósito, la fluencia del láser y la temperatura del sustrato. Determinar de calidad y las propiedades morfológicas y estructurales del grafeno, desarrollar e identificar las condiciones de producción para la preparación de grafeno de alta cristalinidad. 1) Síntesis de Películas ultrafinas de grafito desde radiación infrarroja. 2) Análisis Raman de las PUGs. 3) Determinación de las propiedades morfológicas y estructurales de las PUGs. 4) Determinación de las propiedades estructurales de las PUGs. 5) Determinación de las condiciones de crecimiento. 6) Difusión nuestros resultados.

RESUMEN

Una nueva área de investigación en la física, química y en la ciencia de los materiales se ha abierto a raíz del descubrimiento de los fulerenos, nanotubos y en general en los materiales nanoestructurados basados en el carbono. Sus excelentes propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y alta estabilidad química, despiertan gran atención y motivo de investigación, especialmente en el campo de nanodispositivos basados en nanoestructuras del carbono. Algunos ejemplos de estos son los emisores de campo de electrones (electron field emitters) para pantallas ultra delgadas, hilos cuánticos, nanosondas, nanotransistores y nano almacenadores de gas. El grafeno, como alótropo del carbono, está constituido por una capa bidimensional (2D) plana de átomos de carbono con hibridación sp2, una capa de grafito, sus átomos están fuertemente enlazados formando una estructura cristalina hexagonal, cuya longitud del enlace CC es de 0.142 nm y la distancia interplanar es del orden de 0.335 nm. En la hibridación sp2, el enlace ¿-C-C en el plano es uno de los enlaces más fuertes en los materiales y fuera del plano tienen un enlace ¿, que comunica a una red o arreglo de electrones deslocalizados, dando lugar a la conducción electrónica, proporcionando una débil interacción entre capas de grafeno o entre grafeno y sustrato. Tanto los nanotubos como los fulerenos, pueden ser considerados como estructuras curvadas de grafeno, anillos pentagonales, con plano hexagonal de grafeno que permiten la curvatura tipo ¿bucky ball¿ para la formación de los fulerenos, mientras que una hoja de grafeno enrollada en forma de cilindro da origen a los nanotubos. Una sola capa de grafito se conoce como grafeno monoátomico o monocapa, dos o tres capas de grafito son conocidas como bicapa y tricapa de grafeno respectivamente; más de 5 capas hasta 10 capas de grafeno son llamadas ¿pocas capas¿ de grafeno, mientras que de 20 a 30 capas de grafeno son denominadas como ¿multicapas¿ de grafeno o grafito delgado monocristalino. En este trabajo sintetizamos óxido de grafeno (GO), usando un láser pulsado de Nd:YAG, con longitudes de onda de 1064 y 532 nm, con pulso de 9 ns y tasas de repetición de 10 Hz y 20 Hz respectivamente. Los GO se fabricaron ablacionando un blanco sólido de grafito a varias presiones de gas de oxígeno, no se usó catalizador para su síntesis. Con el propósito de obtener las condiciones óptimas de crecimiento de los GO, especialmente en películas ultrafinas, se variaron diferentes parámetros de crecimiento como son longitud de onda del láser (¿), presión del gas ambiente (óxigeno), temperatura del substrato (Ts) y tiempo de depósito. El análisis de la estructura, morfología y composición química, se realizó usando técnicas diferentes de caracterización, tales como Microscopía de Fuerza atómica (AFM, por sus siglas en inglés), Espectroscopia Raman, espectroscopia UV-vis. Espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X (XPS); mientras que con el AFM se determinó la morfología de las películas, UV-vis nos da información del espectro de absorción, proveyendo información sobre el comportamiento de la Resonancia del Plasmón de superficie. La formación de las nanoestructuras depende de Ts. A Ts de 500°C, presión de 50 mTorr y ¿ de 1064 nm, la formación de GO es evidente. En el análisis Raman la baja intensidad y el ancho de la banda 2D evidencian la formación de GO de varias capas. La generación de defectos está relacionada, probablemente con el uso o no de catalizadores metálicos. Consecuentemente, la temperatura del sustrato juega un papel importante en la síntesis de las películas nanoestructuradas, teniendo en cuenta que el espesor y la absorbancia aumentan con Ts. Finalmente el grado de oxidación de las muestras depende de la ¿ usada para el proceso de ablación.

ESTADO

Concluye Satisfactoriamente

FECHA DE INICIO

22/01/2018

FECHA DE FINALIZACION

22/01/2020

PRODUCTOS

A Fiber-optic Current Sensor Based on FBG and Terfenol-D with Magnetic Flux Density Concentration

Revista especializada

Análisis Raman en películas de carbono depositadas por ablación láser en sustratos de silicio

Pregrado

Graphite Thin Films Production by Laser Ablation.

Artículos publicados en Revistas B, C ó D

Metal oxide nanoparticles produced by laser ablation in water properties and applications in heavy metals removal

Ponencia en evento especializado

Pressure effect on optical and structural properties of ZnMnO thin films grown by pulsed laser deposition

Artículos en revista A1 ó A2

Producción de óxido de grafeno directamente desde un blanco de grafito sin catalizador usando láser pulsado

Pregrado

UV-Vis spectroscopy of Mn-doped ZnO thin films prepared by pulsed laser deposition

Artículos publicados en Revistas B, C ó D