La obtención de patrones o arreglos ordenados de nanoestructuras metálicas sobre superficies es un tema de investigación de gran interés tanto desde el punto de vista fundamental como práctico. En efecto, se contemplan aplicaciones tecnológicas en áreas multidisciplinarias que van desde la nano-optoelectrónica (dispositivos nano-ópticos, conmutación óptica de señales, almacenamiento de datos, guías de onda, transistores de un solo electrón) hasta la nano-biomedicina (sensores bioquímicos, nanopartículas destructoras de tumores, etc). Por otro lado, las nanoestructuras metálicas ordenadas son importantes debido a sus propiedades plasmónicas, que permiten no solamente intensificar campos electromagnéticos en sus alrededores, sino que también sirven como medio de transporte o de guiado de energía electromagnética. Una de las opciones que nosotros vamos a explorar en este proyecto es la técnica de litografía por nanoesferas (NSL), ya que de nuestro proyecto anterior tenemos experiencia en el uso de monocapas de partículas coloidales de sílice como máscaras litográficas. Basados en un enfoque "bottom-up" o autoensamblado queremos crear arreglos ordenados de nanoestructuras más pequeñas. Por otro lado, las nanoestructuras metálicas ordenadas son importantes debido a sus propiedades plasmónicas, que permiten no solamente intensificar campos electromagnéticos a su alrededor, sino que también sirven como medio de transporte o de guiado de energía electromagnética. Por lo mismo, se está estudiando la posibilidad de transmitir la energía de una onda electromagnética a través de los modos de resonancia del plasmón de superficie de nanopartículas metálicas, y poder recuperarla otra vez como onda electromagnética. Todo esto permitirá reducir las dimensiones micrométricas para la transmisión de señales en el infrarrojo para telecomunicaciones (guías de onda convencionales), a dimensiones de decenas de nanómetros, a través de arreglos adecuados de nanoestructuras metálicas. La fabricación de nanoestructuras ordenadas usando la técnica NSL sobre diversos sustratos se llevará a cabo mediante evaporación por cañón de electrones o implantación iónica a través de una monocapa de partículas coloidales de sílice. La parte más importante de este proyecto será la caracterización de los arreglos metálicos ordenados por absorción óptica para determinar sus propiedades plasmónicas. También se estudiarán los tamaños, las formas y ordenamiento de las nanoestructuras por microscopía electrónica de barrido (SEM) y de fuerza atómica (AFM). Por otro lado, como ya se mencionó anteriormente, los arreglos ordenados de nanoestructuras metálicas pueden tener aplicaciones tecnológicas en diversas áreas, como en optoelectrónica (guías de onda, transistores de un solo electrón, conmutadores de señales), en producción de energía (al mejorar la eficiencia de dispositivos fotovoltaicos que aprovechan las propiedades plasmónicas de nanopartículas metálicas), o para funcionalizar sustratos para estudios por espectroscopía SERS (Surface-Enhanced Raman Scattering). Entre varias posibles aplicaciones prácticas de nuestros arreglos ordenados de nanoestructuras metálicas, en la última etapa del proyecto queremos evaluar sus posibilidades como sustratos para SERS.

Actualmente la industria de la microlectrónica usa técnicas muy costosas y sofisticadas, basadas en el enfoque “top-down”, para la fabricación de dispositivos electrónicos (chips, circuitos integrados), como son la fotolitografía o las litografías con haces de electrones o de rayos X. Sin embargo, ya se está llegando a un cierto límite y, como ya dijimos, es difícil obtener con estas técnicas litográficas estructuras con tamaños característicos menores a 50 nm en áreas más grandes y a escala industrial. Por lo tanto, es todo un reto para la comunidad científica el explorar nuevos métodos alternativos, basados en un enfoque “bottom-up” o autoensamblado, para crear arreglos ordenados de nanoestructuras más pequeñas. Por otro lado, las nanoestructuras metálicas ordenadas son importantes debido a sus propiedades plasmónicas, que permiten no solamente intensificar campos electromagnéticos a su alrededor, sino que también sirven como medio de transporte o de guiado de energía electromagnética. Por lo mismo, se está estudiando la posibilidad de transmitir la energía de una onda electromagnética a través de los modos de resonancia del plasmón de superficie de nanopartículas metálicas, y poder recuperarla otra vez como onda electromagnética. Todo esto permitirá reducir las dimensiones micrométricas para la transmisión de señales en el infrarrojo para telecomunicaciones (guías de onda convencionales), a dimensiones de decenas de nanómetros, a través de arreglos adecuados de nanoestructuras metálicas. Con este nuevo proyecto queremos desarrollar estructuras y/o dispositivos basados en arreglos ordenados de estructuras metálicas a escala nanométrica mediante la técnica de litografía por nanoesferas (NSL) sobre sustratos de cuarzo de alta pureza con el fin de caracterizar sus propiedades plasmónicas. Queremos explorar las posibles aplicaciones de estos arreglos ordenados como dispositivos plasmónicos o como sustratos para la espectroscopía SERS a la escala nanométrica.