Functionalization of nanomaterials by atomic layer deposition

Abstract

La deposición de capas atómicas o ¿Atomic Layer Deposition¿ (ALD) es unatécnica sencilla pero poderosa para el recubrimiento y la modificación de losnanomateriales. El proceso se basa en la reacción sólido-gas, en la cual losprecursores se introducen por separado en fase gaseosa y reaccionan con la superficiesólida. La introducción de los precursores por fases o ciclos, lleva finalmente, alcrecimiento controlado del material deseado. Este mecanismo de trabajo especial,presenta ventajas prometedores como la alta precisión del espesor, el crecimiento nodireccional y la alta uniformidad en comparación con otros métodos de recubrimientocomo la Deposición Química de Vapor o CVD (de sus siglas en inglés ChemicalVapor Deposition). Ocasionalmente se suele llevar a cabo un proceso de ALDmodificado, llamado infiltración en fase vapor, en el que se introduce y se infiltra unprecursor metálico en materiales blandos. Esto a menudo produce interesantesalteraciones en las propiedades intrínsecas de los materiales, incluyendo laspropiedades eléctricas, mecánicas, ópticas, etc. Tanto el recubrimiento como lainfiltración a través del ALD son cada vez más interesantes para la ciencia de losmateriales. Esta tesis estudia desde los aspectos fundamentales del mecanismo dereacción entre los precursores y los grupos funcionales en el ALD, hasta elcrecimiento de nanopartículas y la fabricación de nanoestructuras a través del ALD.En la primera parte de esta tesis, se presenta un método sintético para fabricardistintas nanoestructuras basados en ZnO incluyendo nanopartículas 0D, nanotubos1D y nanoláminas 2D a través de ALD y de la elección de diferentes plantillas. Porejemplo, moléculas hidrófobas e hidrófilas son auto-ensambladas como plantillas. Lasnanopartículas de ZnO se sintetizan en las zonas hidrófilas de la superficie medianteALD. Usando nanofibras electrohiladas o nanocubos de NaCl como plantilla, seobtienen nanotubos de ZnO 1D y nanoláminas 2D de ZnO por medio del crecimientode ZnO con ALD y la posterior eliminación de la plantilla. Esta ruta sintética usandoel ALD ofrece nuevas posibilidades para la síntesis sencilla de nanoestructuras, convarias aplicaciones potenciales.