CAPITULO IV. Caracterización de partículas metálicas fabricadas por ablación láser de
IV. 2.6 Muestras tratadas con SC generado por medio de un cristal de zafiro
IV.2.6.- Muestras tratadas con SC. generado por medio de un cristal de zafiro.
Para realizar el proceso de fragmentación, fue utilizado SC generado por medio de un cristal de zafiro irradiado con pulsos IR con duración de femtosegundos. La radiación del SC fue enfocada en la solución de Nps para analizar el efecto sobre la distribución de tamaño de las Nps. después de la interacción. La disposición experimental para generar SC está indicada en la Figura IV.2.6.1 (a), donde el cristal del zafiro se inserta después del obturador (rectángulo punteado). Continuando se muestra una representación pictórica de los procesos de dos etapas en fragmentación (Figura IV.2.6.1 (b)).
Filtro neutro Shuter para Láser de fs Medidor de potencia
S.E. Láser de He Ne Puntero Cámara CCD Diafragma Cubo (remover cuando se aplica el fs) Lente u Objetivo f=50mm f=16 mm y Lámina retardadora Cristal para generación de continuo Celda Nps en suspensión x z Láser fs. Láser He Ne
IV.2.6.- Muestras tratadas con SC. generado por medio de un cristal de zafiro. Figura IV.2.6.1(a) Set-up utilizado para fabricar nanopartículas de oro y realizar la postirradiación con láser de femtosegundos IR y súper continuo generado usando un cristal de zafiro. (b) representación esquemática del procedimiento de fragmentación.
El procedimiento experimental para obtener las soluciones iniciales y las postirradiadas utiliza el banco de maquinado. Para producir la solución inicial de Nps, la muestra fue desplazada solidaria a una plataforma a lo largo de líneas rectas con velocidades de 50 µm/s describiendo diferentes pistas de ablación en toda la superficie de la muestra evitando reescribir una misma línea. Por este motivo la geometría de estas pistas corresponde a meandros, los mismos se indican en la figura IV.2.6.2. Durante el proceso, el agua se tiñe con un color rojizo típico, que se atribuye a la presencia de un número importante de Nps en la solución (véase la figura IV.2.1.6.2).
Fig IV.2.6.2En las muestras se puede apreciar el enrojecimiento para diferentes fluencias. .
Por otra parte, las fluencias usadas en nuestro experimento para la generación de Nps. fueron fijadas para evitar el régimen fuerte de ablación (300 J/cm2 ) que podría dar lugar a esquirlas nanoparticuladas indeseables [80]. Para estudiar el proceso de fragmentación de Nps de oro, se expuso la solución inicial a radiación láser IR de femtosegundos a diversas fluencias, para valores a partir de 1 a 300 J/cm2.
Fig IV.2.6.3Microscopía de un meandro típico descrito en la muestra. La distancia entre los surcos era 50 µm. La superficie total micromaquinada fue 1mm2. En el lado derecho geometría del meandro. El tiempo
de micromaquinado fue 20 minutos aproximadamente.
IV.2.6.- Muestras tratadas con SC. generado por medio de un cristal de zafiro.
Para proceder a la fragmentación de las muestras iniciales se utilizó radiación proveniente de un cristal de zafiro irradiado con pulsos láser de femtosegundos. La radiación súper-continua fue enfocada sobre una solución de Nps para analizar sus efectos sobre el tamaño y distribución de tamaño de las mismas después de la interacción con la luz. La disposición experimental utilizada para la generación de súper-continuo fue detallada en la figura IV.2.6.1. En este caso la pieza de cristal de zafiro debe ser incluida. La radiación obtenida muestra componentes espectrales notables en la región visible como puede apreciarse en la figura IV.2.6.3
Para comparar efectos se ha generado un espectro en súper continuo en condiciones similares a las de la referencia [82] con fluencias menores que 1 J/cm2.
Fig IV.2.6.3Aspecto de la radiación (sin enfocar) generada con un cristal de zafiro cuando es irradiado por un láser de femtosegundo con energía de 800µJ. la intensidad máxima del láser está en la región IR en 800nm.
La extinción óptica (OE) fue registrada por medio de un espectrofotómetro de la firma Shimadzu. Del análisis de resonancia del plasmón, y del FWHM podemos saber el tamaño y la distribución de tamaño del Nps presentes en la suspensión.
Para explorar el tamaño y la morfología de la solución coloidal de oro se utilizaron medidas de dispersión de rayos X para ángulos pequeños (SAXS) y microscopia electrónica de la transmisión (TEM) realizada por medio del sistema EM 900 Zeiss . Estos experimentos se deben considerar complementarios con respecto a las medidas de extinción óptica. Estas técnicas permitieron comprobar el tamaño típico de Nps. de oro. En todo caso la fluencia puede ser calculada como [82].
2 2 44 . 2 4 2 = = = d f dw π λ π
IV.2.6.1
IV.2.6.- Muestras tratadas con SC. generado por medio de un cristal de zafiro.
: Fluencia en J/cm2 energía en J
: Área de irradiación cm2 dw: cintura del haz
f: lente focal .mm. λ longitud de onda cm
d diámetro del spot cubriendo la lente mm
Es interesante la comparación entre un espectro de SC generado en agua, obtenido en condiciones similares a las usadas en la experiencia y el espectro correspondiente al SC generado con el cristal de zafiro. El tamaño de las Nps de oro fue caracterizado mediante medidas ópticas de extinción de la solución por medio de un espectrofotómetro de la firma Shimadzu. La longitud de onda correspondiente a la resonancia del plasmón, el ancho del espectro a media altura o FWHM y el contraste (diferencia entre la amplitud de la absorción en el pico resonante y la amplitud en el valle ubicado a la izquierda del pico) son parámetros útiles con los cuales podemos estimar la distribución de tamaño de las Nps presentes en la solución.
La técnica (SAXS) fue utilizada para determinar el tamaño típico de Nps de oro generado en nuestros experimentos. Además, para explorar la morfología de las partículas de oro en solución coloidal, se empleó microscopia electrónica de transmisión (TEM) por medio de un sistema Zeiss EM 900.