Anoditzat d'alumini com a eina per a la fabricació de nanomaterials 1D, L'

Abstract

Aquest projecte de tesi es centra en la fabricació de nanomaterials unidimensionals (1D) o estructures que incorporen aquest tipus de materials. El procés sintètic es basa en la combinació de metodologies top‐down i bottom‐up: la deposició de materials a l'interior de l'estructura porosa de l'alúmina anòdica (AAO), la qual actua de motlle. En una primera etapa del treball s'ha posat a punt el procés de fabricació de les membranes AAO a través de l'anoditzat de l'alumini. La seva particular estructura i propietats les fan ideals per a aquest fi. Per aquest motiu, s'ha dissenyat i optimitzat el procés de fabricació per a aconseguir capes poroses útils de manera controlada i reproduïble, i a més utilitzant un alumini de baixa puresa (AA1050, 99.5 % alumini). Part de l'estudi analitza l'efecte que la baixa puresa de l'alumini té en l'estructura de les capes per a determinar la seva viabilitat. D'aquesta manera s'aconsegueix un abaratiment considerable del procés de producció. A continuació, es desenvolupen varies aplicacions de les membranes. Com a primer exemple, alternatiu a la síntesi de nanoestructures 1D, s'ha analitzat la possibilitat d'utilitzar‐les com a substrats per a sensors de gasos basats en òxids semiconductors per les seves adequades propietats tèrmiques. Paral∙lelament, les membranes s'han fet servir com a plantilles per a l'obtenció de nanomaterials 1D (nanofils i nanotubs). D'una banda s'han fabricat nanofils de níquel magnètics mitjançant tècniques electroquímiques de deposició, amb la novetat que la formació del dipòsit té lloc directament a través del sistema alumini - AAO. Es planteja la utilització d'aquest sistema com a un possible multinanoelèctrode per a l'estudi de processos electroquímics. D'altra banda, s'han obtingut membranes AAO amb diàmetres de porus modulats mitjançant la inducció de canvis de porositat en el procés d'anoditzat. A continuació, s'han obtingut les pseudo‐nanoestructures 1D corresponents: nanotubs d'òxid de ferro magnètics (Fe(3)O(4)) a través de la deposició en capes atòmiques i nanofils de níquel magnètics mitjançant la deposició electroquímica. Ambdues tècniques permeten un elevat control dels paràmetres estructurals.

<i> <br/>THESIS SUMMARY:<br/><br/>TITLE: "Aluminum anodizing as a tool for the fabrication of 1D nanomaterials" <br/><br/>AUTHOR: Josep M. Montero Moreno <br/><br/>TEXT:<br/><br/>The aim of this project is the fabrication of 1D nanomaterials by applying a synthetic approach based on the combination of methodologies top&#8208;down and bottom&#8208;up: the deposition of materials into the porous structure of anodic alumina. In a first stage of the study, the fabrication process of porous membranes is developed, known as aluminium anodizing. Some aspects of the process are analyzed in order to optimize and achieve high quality anodic layers in a controllable and reproducible way and using low pure aluminium. Next, the versatility of these porous structures in the obtaining of nanomaterials with various 1D geometries (nanowires, nanotubs) by different techniques is evaluated. On the one hand, fabrication of magnetic nickel nanowires is carried out by electrochemical techniques, with the innovation that the deposition is performed directly through the aluminium - alumina system. On the other hand, nanotubs of magnetic iron oxide (Fe(3)O(4)) are obtained by atomic layer deposition. Both techniques allow for a high control of structural parameters. Finally, a study about preparation of advanced porous anodic alumina membranes is included. The main feature of these membranes is the modulation of the pore diameter at one's discretion, resulting in pseudo&#8208;nanostructures 1D. </i>