Engineering of photonic structures based on nanoporous anodic alumina as an optical sensing platform

Abstract

S'ha demostrat que les propietats òptiques de l'alúmina nanoporosa depenen intrínsecament de la seva arquitectura, el que fa possible modular la seva índex de refracció per fabricar materials avançats amb propietats òptiques úniques com les estructures fotòniques. Aquesta tesi té com a objectiu principal, la fabricació d'estructures fotòniques basades en Alúmina nanoporosa. Les estructures Fotonicas van ser fabricades amb alúmina nanoporosa (NAA-PSS) mitjançant l'anodització d'alumini amb diferents perfils de anodització (sinusoïdal i gaussià) així com la fabricació de microcavitats òptiques. Es van estudiar les seves propietats òptiques i la seva influència quan la mida de porus és més gran. Un cop fabricades i caracteritzades, les NAA-PSS van ser avaluades com a plataformes per desenvolupar sensors òptics mitjançant la tècnica d'espectroscòpia interferomètrica reflectant (rifs). Les estructures van ser analitzades utilitzant diferents concentracions de glucosa, solucions d'alcohols i clorur de sodi. Es van provar amb diferents mides de porus així com amb diferents tipus d'estructures modificant els paràmetres de fabricació. Amb els resultats obtinguts en aquesta tesi doctoral, es va demostrar que les estructures Fotonicas basada en alúmina nanoporosa tenen la capacitat de ser usades com una plataforma amb potencial per desenvolupar sensors òptics.

Se ha demostrado que las propiedades ópticas de la alúmina nanoporosa dependen intrínsecamente de su arquitectura, lo que hace posible modular su indice de refracción para fabricar materiales avanzados con propiedades ópticas únicas como las estructuras fotónicas. Esta tesis tiene como objetivo principal, la fabricación de estructuras fotónicas basadas en Alúmina Nanoporosa. Las estructuras fotonicas fueron fabricadas con alúmina nanoporosa (NAA-PSs) mediante la anodización de aluminio con diferentes perfiles de anodización (sinusoidal y gaussiano) así como la fabricación de microcavidades ópticas. Se estudiaron sus propiedades ópticas y su influencia cuando el tamaño de poro es mayor. Una vez fabricadas y caracterizadas, las NAA-PSs fueron evaluadas como plataformas para desarrollar sensores ópticos mediante la técnica de espectroscopia interferométrica reflectante (RIfs). Las estructuras fueron analizadas usando diferentes concentraciones de glucosa, soluciones de alcoholes y cloruro de sodio. Se probaron con diferentes tamaños de poro así como con diferentes tipos de estructuras modificando los parámetros de fabricación. Con los resultados obtenidos en esta tesis doctoral, se demostró que las estructuras fotonicas basada en alúmina nanoporosa tienen la capacidad de ser usadas como una plataforma con potencial para desarrollar sensores ópticos.

The optical properties of nanoporous alumina have been shown to be intrinsically dependent upon its architecture, making it possible to modulate its refractive index to fabricate advanced materials with unique optical properties such as photonic structures. This thesis has as its main objective, the manufacture of photonic structures based on Nanoporous Alumina. The photonic structures were fabricated with nanoporous alumina (NAA-PSs) by anodizing aluminum with different anodizing profiles (sinusoidal and Gaussian) as well as the fabrication of optical microcavities. Its optical properties and its influence when the pore size is larger were studied. Once manufactured and characterized, the NAA-PSs were evaluated as platforms to develop optical sensors using the reflective interferometric spectroscopy (RIfs) technique. The structures were analyzed using different concentrations of D-glucose, alcohol solutions and sodium chloride. They were tested with different pore sizes as well as with different types of structures by modifying the fabrication parameters. With the obtained results in this doctoral thesis, iwas demonstrated that photonic structures based on nanoporous alumina have the ability to be used as a potential platform to develop optical sensors.