Fabricación y caracterización de materiales nanoestructurados obtenidos mediante técnicas electroquímicas

Abstract

En la presente tesis doctoral se abordan los procesos de fabricación de plantillas nanoporosas de Al2O3 y TiO2 y se estudia sistemáticamente la influencia del control ejercido sobre los distintos parámetros que intervienen en los procesos de fabricación, como el voltaje aplicado, la temperatura de anodización, la composición del medio ácido electrolítico, etc., sobre las magnitudes características de estos materiales, como son su porosidad, dimensiones nanométricas de los poros o tubos, distancia de separación entre poros, su longitud, grado de simetría y ordenamiento espacial. Los resultados obtenidos han permitido profundizar en el novedoso método de anodización dura del aluminio, que presenta notables ventajas frente a la anodización suave, más convencional. Se ha logrado un avance significativo en el conocimiento del mecanismo electroquímico a través del cual tiene lugar la anodización dura, lo que nos ha permitido modificar de modo controlado la distancia entre poros en las películas nanoporosas de alúmina en un amplio rango de valores, mediante el ajuste de las condiciones del proceso de anodización dura, manteniendo al mismo tiempo el alto grado de auto-ordenamiento espacial de la distribución de nanoporos. En el caso de las láminas de nanotubos de TiO2, se ha logrado aumentar significativamente la longitud y tasa de crecimiento de los mismos mediante el empleo de electrolitos orgánicos en sustitución de los electrolitos acuosos. Se ha estudiado el efecto de diversos tratamientos térmicos en las láminas de nanotubos de óxido de Ti, con el fin de modificar controladamente su estructura cristalina desde una estructura amorfa hasta la obtención de las fases cristalinas anatasa y rutilo del TiO2. Asimismo, mediante la combinación de técnicas litográficas por interferencia láser, junto con los procesos de anodización del titanio, se han fabricado láminas de nanotubos de TiO2 auto-organizados, que presentan orden a largo alcance con periodicidad espacial hexagonal, sobre superficies extensas del orden de varios centímetros cuadrados. También se llevado a cabo un estudio exhaustivo de las propiedades morfológicas, estructurales, magnéticas y magnetoópticas de diversos nanomateriales crecidos mediante técnicas físico-químicas de deposición empleando plantillas nanoporosas de alúmina anódica, poniendo especial énfasis en las nanoestructuras unidimensionales (nanohilos) ferromagnéticas basadas en aleaciones de metales de transición (MT) del tipo Co-Ni y aleaciones (MT)-Pd, tanto en forma de sistemas ordenados de nanohilos magnéticos en matrices de alúmina nanoporosa como de nanohilos ferromagnéticos individuales y no interactuantes, tras separarlos de la matriz de alúmina. Adicionalmente se han fabricado y caracterizado sistemas ordenados bidimensionales en forma de películas delgadas de antidots de aleaciones Fe-Pd. Para todos estos nanomateriales, se estudia la interrelación existente entre las propiedades magnéticas observadas y sus características morfológico-estructurales, en función de su composición, geometría, ordenamiento espacial y grado de interacción magnética.