En años recientes la importancia de nanomateriales, nanociencia y nanotecnología ha aumentado notablemente. En parte como promotor y parte como consecuencia de este mucho de las actividades de investigación alrededor están relacionadas con el nano-mundo. Obviamente la parte fundamental de esta investigación son los nanomateriales (nanopartículas, nanocompósitos y materiales nanoestructurados). En particular, hoy en día se conocen bastantes métodos para producir nanopartículas (NPs); pero casi todas las aplicaciones requieren que las NPs están estables, de composición conocido, de tamaño controlado y capaz de ser uniformemente dispersadas o dispersadas de manera controlada. El último aspecto es particularmente importante para la producción de nanocompósitos. Nuestro proyecto pretende proporcionar un nuevo método controlable para la formación de NPs y que la dispersión de ellas sobre el substrato sea dependiente del flujo de gas, o sea, si este es uniforme la distribución será también uniforme. Por otro lado, hay mucho interés en el desarrollo de fuentes de plasma de alta densidad y logramos demostrado durante la realización del último proyecto IN112111, que la primera versión de nuestro diseño del toroidal planar cátodo hueco si era capaz de producir un plasma de alta densidad. El presente proyecto constará de las siguientes etapas: A. Caracterización del nuevo diseño mejorado del cátodo (TPHC) con enfriamiento por medio de: A1. Observaciones ópticas y mediciones del plasma usando sondas electrostáticas, así como mediciones de la característica I-V del cátodo, en función de la potencia y frecuencia del DC-pulsado aplicada, la presión y el flujo de gas, y la separación de los electrodos. A2. La preparación de depósitos de bismuto bajo condiciones seleccionadas en la etapa anterior. B. Continuar con el estudio, iniciado en el proyecto IN112111, del uso de pulsos de gas para la formación controlada de nanopartículas y películas delgadas continuas de bismuto, así como otros metales, Ni y Al. C. Estudiar la formación de depósitos de nanocompósitos donde una de las fases es formada por sputtering dentro del cátodo y la otra fase proviene de la descomposición, por medio de PECVD, de un gas no introducido a través del cátodo, CH4 o C2H2. D. Usar las actividades relacionadas con los diferentes aspectos del proyecto para la formación de recursos humanos, así como la generación de publicaciones en revistas de alta nivel.

Como referimos en la sección de antecedentes existen un número reducidas de buenas técnicas en la fase de vapor para la producción de nanopartículas. Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas. La importancia del presente propuesta radica, en que el método que proponemos a estudiar el TPHC para producir nanopartículas es basado en un nuevo diseño de cátodo hueco; pero es una modificación de técnicas que han sido demostradas como exitosas por otros grupos de investigación. Las variantes que proponemos podrían resultar en la producción de nanopartículas con un mejor control sobre la distribución de tamaños, lo que es un aspecto muy importante. Por otro lado, la posibilidad de producir in-situ nanocompósitos de diferentes materiales es sobresaliente dado los grandes problemas asociados con para dispersión uniforme de nanopartículas que son usadas como materia prima para la fabricación de nanocompósitos. Las nanopartículas y nanocompósitos que serán producidas durante el empeño del proyecto podrían tener propiedades interesantes para una gran variedad de aplicaciones, como por ejemplo, para lubricantes, sensores magnéticos, dispositivos ópticos, biomateriales, etc. Adicionalmente este proyecto será un excelente vehículo para la preparación de recursos humanos en el campo de nanomateriales, nanociencia y nanotecnología.