Preparación de nanoestructuras orgánicas e híbridas orgánico-inorgánicas mediante condensación desde fase vapor

Abstract

En este trabajo de investigación se ha estudiado la fabricación de materiales nanoestructurados orgánicos en forma de láminas delgadas, nanohilos monocristalinos soportados y láminas híbridas “anfitrión-huésped” mediante deposición física desde fase vapor de moléculas orgánicas funcionales. Se han utilizado tres moléculas principalmente: rubreno, TPP y PdOEP. La utilización de la técnica de fabricación permite el depósito de materiales con propiedades ópticas, eléctricas y sensoras con alta reproducibilidad. Los principales parámetros experimentales de control de estas propiedades son la temperatura de los sustratos y presión de trabajo. Así mismo son críticas las características de los sustratos con respecto a su composición, microestructura-porosidad y tensión superficial. El tratamiento de sustratos mediante plasma de oxígeno o luz UV en el caso de óxidos fotoactivos favorece la condensación de moléculas aumentando el espesor de las capas y llegando a producir la formación exaltada de nanohilos orgánicos. Cabe resaltar que esto no es aplicable al el crecimiento de rubreno sobre ITO para el que en ningún caso se ha conseguido homogeneizar el crecimiento de la capa sobre el sustrato. Se ha demostrado que en el caso de sustratos con porosidad abierta, para temperaturas de deposición intermedias entre temperatura ambiente y la de sublimación de las moléculas, las moléculas que alcanzan la superficie de estos sustratos difunden a lo largo de los poros ocupándolos de forma homogénea. A partir de cierto espesor depositado se forman agregados de las moléculas sobre la superficie de los sustratos. Estos agregados pueden ser policristalinos o monocristalinos en forma de nanohilos orgánicos. Principalmente se ha trabajado con láminas delgadas inorgánicas de óxidos fabricadas mediante evaporación por haz de electrones en ángulo rasante, en sus siglas en inglés GLAD. Se ha aplicado la formación de láminas delgadas híbridas de dos formas. Por un lado se ha fabricado un sensor óptico luminiscente de oxígeno en fase gas mediante la infiltración de rubreno en los poros de lámina columnar de SiO2. Por otro lado, se ha demostrado que es posible infiltrar dos moléculas orgánicas funcionales distintas. Este concepto se ha aprovechado en la fabricación de emisores de luz blanca combinando la luminiscencia en el rango azul de la molécula TPP con la emisión en el naranja de la molécula rubreno ambas soportadas en una matriz porosa de SiO2. Esta lámina híbrida se ha insertado como defecto en una cavidad de Bragg fabricada mediante técnicas de vacío y se han caracterizado sus propiedades ópticas. Esta Tesis integra un total de cuatro capítulos de resultados cada uno tratando un problema concreto. Un capítulo final de conclusiones resume los principales resultados de este trabajo y plantea las posibles líneas futuras de desarrollo del mismo. A continuación se incluye un breve resumen del contenido de cada capítulo: Capítulo 1. Introducción, Objetivos y Esquema. Capítulo 2. Se realizará una descripción pormenorizada del desarrollo de la técnica OPVD para la formación de láminas soportadas de rubreno. Se estudiarán las propiedades ópticas de estas láminas en relación a su microestructura y tipo de sustratos sobre el que se depositen. En este capítulo se presentan los primeros resultados sobre la formación de capas híbridas de rubreno-óxidos GLAD. Capítulo 3. Este capítulo está centrado en el uso del rubreno como sensor fotónico de oxígeno en gas. Capítulo 4. Este capítulo se dedicará a la formación controlada de nanohilos orgánicos de porfirina de Paladio (PdOEP) sobre superficies de óxidos fotoactivos, concretamente capas microporosas y/o mesoporosas de TiO2 e ITO. Al final del mismo se detallará la metodología desarrollada para la incorporación de estas moléculas en el interior de los poros de láminas GLAD. Capítulo 5. En este capítulo la fabricación de sistemas híbridos se extrapolará a la incorporación de dos moléculas funcionales distintas, rubreno y TPP, dentro de la matriz de SiO2-GLAD. Se establecerán las condiciones de trabajo óptimas y relación en concentración de las moléculas para la fabricación de un emisor de luz blanca. Finalmente esta lámina híbrida se incorporará como defecto en una cavidad Bragg y se estudiará la emisión en función del ángulo de excitación del sistema. Capítulo 6. Conclusiones..