Nuevas técnicas de caracterización nanométrica de materiales orgánicos

Por Eva Vicente Morales
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El físico Andrea Liscio, del Instituto de Síntesis Orgánica y Fotoreactividad del Consejo
Nacional de Investigación, en Bolonia (Italia), ha presentado sus trabajos en el simposio de
primavera de [1] E-MRS (European Material Research Society) celebrado en Estrasburgo
(Francia). En dicho trabajo se explica una nueva técnica analítica basada en un microscopio
de fuerza atómica con el que poder analizar materiales y representar sus propiedades
eléctricas con detalle nanoscópico. La técnica utilizada y denominada
 "Kelvin Probe Force Microscopy" (KPFM), ha demostrado ser de
enorme interés en el estudio tanto de muestras conductoras como de semiconductoras, así
como capas delgadas de óxido y de un modo no-invasivo.
Gracias a este hecho se ayudará a los tecnólogos a desarrollar dispositivos electrónicos
eficientes y de bajo coste fabricados en plástico, como células solares de plástico o de
nuevos tipos de transistores.
Para ello, él y sus colegas están utilizando la microscopía de fuerzas de sonda Kelvin ([2]
KPFM), que es una extensión de la microscopía de fuerza atómica (AFM). Un AFM estándar
cuenta con una sonda muy aguda (con una sección de solo unos pocos átomos) que barre
una superficie y que determinan las fuerzas entre la sonda y la superficie siguiendo la
topografía de la misma. El movimiento de la sonda se recoge mediante un láser altamente
enfocado conectado a un ordenador.
El sistema KPFM amplía el rendimiendo de un microscopio de fuerza atómica clásico,
aplicando un potencial eléctrico a la sonda, lo que permite medir las propiedades
electrónicas de la superficie a medir, además de su topografía. Una de las propiedades que
se ha revelado es la función de trabajo de la superficie, que está ligada a la actividad
catalítica, la resistencia a la corrosión del material.
Liscio comenta que han estudiado una amplia gama de muestras y estructuras con tamaños
que van desde varias micras a unos pocos nanómetros, y que los resultados indican que
operando el KPFM a elevadas frecuencias es posible visualizar diferentes comportamientos
eléctricos en las muestras con nanoestructura.

Los nanomateriales conjugados son uno de los grupos de materiales en los que han centrado
la investigación. Han sido ampliamente adoptados como componentes activos en diversos
dispositivos optoelectrónicos, como [1] diodos emisores de luz orgánicos (OLEDs),
transistores de película delgada, y materiales para la conversión de energía solar. Su
optimización depende de la capacidad para realizar el ajuste fino del movimiento de los
electrones en la interfaz entre el electrodo y el material orgánico, así como el modo en que
"viajan" por el material. La identificación cuantitativa de las
propiedades de la superficie con elevado grado de precisión es crucial para alcanzar ese
objetivo.
Los investigadores del CNR de Bolonia con los que colabora Liscio, están realizando pruebas
sobre plásticos con características estructurales bien conocidas, como los polímeros de
poliisocianopéptido, como armazón sobre el que pueden disponerse miles de moléculas que
aceptan electrones, entre ellos un grupo de moléculas orgánicas conocidas como perileno-bis
(dicarboximidas), y el resultado obtenido es que pueden producir cientos de hilos de
longitud nanométrica, capaces de absorber luz. Utilizando el KPFM para visualizar
directamente la actividad fotovoltaica de los nanohilos, les ha permitido obtener nuevos
datos de cómo podrían fabricarse [2] células solares basados en estos materiales plásticos
(materiales fotovoltaicos orgánicos), que pueden reducir considerablemente los costes de la
energía solar renovable y conseguir que sea comercialmente viable.
Esta figura muestra la combinación de conjuntos orgánicos donor-aceptor. Las imágenes de
KPFM registradas (c) en la oscuridad y (d) bajo iluminación representan la variación del
potencial en la superficie de la muestra debido a la luz.
                                                      [IMAGEN 2]

Esta investigación se enmarca dentro del proyecto colaborativo SUPRAMATES, y cuenta con
el apoyo de la Fundación Europea para la Ciencia ([3] ESF), a través del programa SONS 2
(Self-Organised NanoStructures, nanoestructuras auto-organizadas) de [4] EUROCORES.

fuente: http://blogs.creamoselfuturo.com/nanotecnologia/
2010/01/21/nuevas-tecnicas-de-caracterizacion-nanometrica-demateriales-
organicos
CRF
Jesus Castillo
C.I. 15430564