Máscaras de oro para nanoestructuración de vidrio

Abstract

Los vidrios tienen una variedad de uso en sistemas ópticos y optoelectrónicos, y el nanoestructurado del vidrio presenta la posibilidad de aumentar la transmitancia óptica y obtener características autolimpiantes, lo cual es favorable para estas aplicaciones. El uso de máscaras de nanopartículas de metal permite modificar la superficie del vidrio para mejorar estas propiedades.[1], [2] En esta investigación se buscó fabricar muestras de vidrio nanoestructurado con características autolimpiantes, específicamente hidrofóbicas. Para lograr esto, se depositó una lámina delgada de oro sobre vidrio limpio mediante sputtering, se recoció la muestra para generar nanopartículas de oro sobre su superficie y se utilizó esta capa como máscara para grabar el patrón de las nanopartículas a través de Reactive Ion Etching. Luego, se removió la máscara de oro para obtener muestras de vidrio nanoestructurado, las cuales se caracterizaron midiendo el ángulo de contacto con agua en un goniómetro. Durante la investigación, se logró generar máscaras de Au con un dewetting incompleto y se caracterizaron sus propiedades de mojabilidad, transmitancia óptica y morfología. Las películas depositadas eran de 20 nm de Au y se hornearon a 300, 400 y 500°C, observándose agujeros en las muestras de 300°C y estructuras fractales en las muestras de 500°C. Sin embargo, las máscaras generadas mostraron variaciones que aún no se ha determinado si son significativas para la creación de vidrios hidrofóbicos. Además, se determinó que aún se necesita ajustar los parámetros utilizados para obtener vidrios con las características deseadas de manera consistente. Finalmente, se utilizó una de las máscaras para generar una muestra de vidrio nanoestructurado, la cual presentó un ángulo de contacto mayor que un vidrio sinGlasses have a variety of uses in optical and optoelectronic systems, and nanostructuring of glass presents the possibility of increasing optical transmittance and obtaining self-cleaning characteristics, which is favorable for these applications. The use of metal nanoparticle masks allows modifying the glass surface to improve these properties [1], [2]. In this research, we aimed to fabricate nanostructured glass samples with self-cleaning characteristics, specifically hydrophobic ones. To achieve this, a thin layer of gold was deposited on clean glass using sputtering, the sample was annealed to generate gold nanoparticles on its surface, and this layer was used as a mask to etch the pattern of the nanoparticles through Reactive Ion Etching. Then, the gold mask was removed to obtain nanostructured glass samples, which were characterized by measuring the contact angle with water on a goniometer. During the research, incomplete dewetting gold masks were generated, and their wettability, optical transmittance, and morphology properties were characterized. The deposited films were 20 nm of gold and were annealed at 300, 400, and 500°C, observing holes in the 300°C samples and fractal structures in the 500°C samples. However, the generated masks showed variations that have not yet been determined if they are significant for the creation of hydrophobic glasses. Additionally, it was determined that the parameters used to obtain glasses with the desired characteristics still need to be adjusted consistently. Finally, one of the masks was used to generate a nanostructured glass sample, which showed a higher contact angle than an unstructured glass.