Los nanocables de silicio mesoporosos fueron escaneados por un rayo láser enfocado en dos patrones diferentes, fotografiado por microscopio óptico de campo brillante, como se describe en (a) y (c), así como microscopía de fluorescencia, como se muestra en (b) y (d). Evidentemente, las imágenes ocultas en los recuadros que se muestran en (a) y (c) se revelan claramente bajo microscopía de fluorescencia. Crédito:Universidad Nacional de Singapur
Al 'dibujar' micropatrones en nanomateriales utilizando un rayo láser enfocado, Los científicos podrían modificar las propiedades de los nanomateriales para aplicaciones efectivas en aplicaciones fotónicas y optoeléctricas.
Los desafíos que enfrentan los investigadores para modificar las propiedades de los nanomateriales para su aplicación en dispositivos pueden abordarse mediante una técnica simple, gracias a estudios innovadores recientes llevados a cabo por científicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS).
Mediante el uso de un simple, técnica eficiente y de bajo costo que involucra un rayo láser enfocado, dos equipos de investigación de NUS, dirigido por el profesor Sow Chorng Haur del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la NUS, demostró que las propiedades de dos tipos diferentes de materiales se pueden controlar y modificar, y consecuentemente, sus funcionalidades pueden mejorarse.
Dijo el profesor Sow, "En nuestra infancia, Es probable que la mayoría de nosotros tengamos la experiencia de llevar una lupa al aire libre en un día soleado y tratar de enfocar la luz del sol en una hoja de papel para quemar el papel. Un enfoque tan simple resulta ser una herramienta de investigación muy versátil. En lugar de enfocar la luz del sol, podemos enfocar el rayo láser en una amplia variedad de nanomateriales y estudiar los efectos del rayo láser enfocado en estos materiales ".
Los micropatrones 'dibujados' en películas de MoS2 podrían mejorar la conductividad eléctrica y la fotoconductividad
Disulfuro de molibdeno (MoS2), una clase de compuesto dicalcogenuro de metal de transición, ha atraído gran atención como un material bidimensional (2D) emergente debido al amplio reconocimiento de su potencial en la optoelectrónica. Una de las muchas propiedades fascinantes de la película 2D MoS2 es que sus propiedades dependen del grosor de la película. Además, sus propiedades pueden modificarse una vez que la película se modifica químicamente. Por lo tanto, uno de los desafíos en este campo es la capacidad de crear microdispositivos a partir de la película de MoS2 que comprende componentes con diferentes espesores o naturaleza química.
Para abordar este desafío tecnológico, Profesor Sow, Dr. Lu Junpeng, un candidato postdoctoral del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la NUS, y los miembros de su equipo, utilizó una configuración de rayo láser enfocado en microscopio óptico para 'dibujar' micropatrones directamente sobre películas de MoS2 de área grande, así como para adelgazar las películas.
El Dr. Lu Junpeng (izquierda) y el profesor Sow Chorng Haur (derecha) del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de NUS trabajan con la máquina láser enfocada personalizada. Crédito:Universidad Nacional de Singapur
Con este enfoque simple y de bajo costo, los científicos pudieron usar el rayo láser enfocado para 'dibujar' selectivamente patrones en cualquier región de la película para modificar las propiedades del área deseada, a diferencia de otros métodos actuales donde se modifica toda la película.
Curiosamente, También encontraron que la conductividad eléctrica y la fotoconductividad del material modificado habían aumentado más de 10 veces y aproximadamente cinco veces, respectivamente. El equipo de investigación fabricó un fotodetector utilizando una película de MoS2 modificada con láser y demostró el rendimiento superior de MoS2 para dicha aplicación.
Esta innovación se publicó por primera vez en línea en la revista. ACS Nano el 24 de mayo de 2014.
Imágenes ocultas 'dibujadas' por rayo láser enfocado en nanocables de silicio podrían mejorar las funcionalidades ópticas
En un estudio relacionado publicado en la revista Informes científicos el 13 de mayo de 2014, El profesor Sow dirigió otro equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias de NUS, en colaboración con científicos de la Universidad Bautista de Hong Kong, investigar cómo 'dibujar' micropatrones en nanocables de silicio mesoporoso podría cambiar las propiedades de los nanocables y hacer avanzar sus aplicaciones.
El equipo escaneó rápidamente un rayo láser enfocado en una matriz de nanocables de silicio mesoporosos, que están apretados como los hilos tejidos de una alfombra. Descubrieron que el rayo láser enfocado podría modificar las propiedades ópticas de los nanocables, provocando que emitan una luz de fluorescencia azul verdosa. Esta es la primera observación de tal comportamiento modificado por láser de los nanocables de silicio mesoporosos que se informa.
Los investigadores estudiaron sistemáticamente la modificación inducida por láser para obtener información sobre cómo establecer el control sobre las propiedades ópticas de los nanocables de silicio mesoporosos. Su comprensión les permitió 'dibujar' una amplia variedad de micropatrones con diferentes funcionalidades ópticas utilizando el rayo láser enfocado.
Para poner a prueba sus hallazgos, los investigadores diseñaron los componentes funcionales de los nanocables con aplicaciones interesantes. El equipo de investigación demostró que los micropatrones creados con una potencia láser baja son invisibles bajo un microscopio óptico de campo brillante. pero se hace evidente bajo el microscopio de fluorescencia, indicando la viabilidad de imágenes ocultas.
Más investigación
El campo de rápido crecimiento de la electrónica y la optoelectrónica exige una deposición de material precisa con ópticas específicas de la aplicación, eléctrico, químico, y propiedades mecánicas.
Desarrollar materiales con propiedades que puedan satisfacer las demandas de la industria, Profesor Sow, junto con su equipo de investigadores, extenderá la versátil técnica de rayo láser enfocado a más nanomateriales. Además, buscarán mejorar aún más las propiedades del MoS2 y el silicio mesoporoso con diferentes técnicas.
