Propiedades ópticas de partículas metálicas de plata generadas en nanoreactores Sol-Gel - Rentería Tapia, Víctor Manuel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2002)
En este trabajo se estudiaron propiedades ópticas lineales de nanopartículas metáiicas de plata en geles de SiQ2 obtenidos por el procedimiento sol-gel. Debido a efectos del tamaño a escala nanoscópica (de 4 a 20 nm) de las partículas metálicas incorporadas en estos geles, se observaron fenómenos ópticos ínteresanfes como son: termocromísmo, oscilaciones en la energía del cut-off y desplazamiento de frecuéncias ópticas a altas energías. Las propiedades ópticas fueron cuantificadas y la teoría de Míe fue utilizada para explicar la absorción óptica observada en el espectro electrónico, en términos de una resonancia de un gas de electrones de conducción (plasmón de superficie) de las partículas metáfícas. A partir del valor de la trayectoria libre media de los electrones de conducción y de un parámetro de dispersión estimado por primera vez en geles, se calculó el tamaño de partícula metálica esférica (2r = 3;35 nm) y se observó muy buena concordancia con el diámetro obtenido de la técnica de microscopía electrónica de alta resolución (2r = 4.0 nm). En contraste con la baja estabilidad (mili segundos) reportada en nanopartículas metálicas de plata producidas con técnicas de radiólisis en fase líquida, en este trabajo se observó una alta estabilidad (=2 meses) de las partículas metálicas producidas en muestras sólidas de geles, mediante un simple calentamiento del gel de sílice conteniendo AgN03 en una atmósfera de aíre. Los átomos de plata forman cúmulos metálicos estables y constituyen los bloques de construc.ción de estos nuevos materiales. Varios fenómenos debido a nanopartículas metálicas de plata reportados en fase líquida, se reproducen en sistemas sol-gel, por ejemplo: autocatálísis y débil amortiguamiento del plasmón de superficie. También se estudió el origen de la transferencia electrónica que provoca la transición ión metálico➔ átomo metálico en geles de sílice. Es interesante notar que la transición señalada ocurre en muestras preparadas sin la presencia de un agente reductor añadido intencionalmente. Este estudio nos permitió conocer la dinámica de la generación, nucleación crecimiento y control del tamaño a escala nanoscópica de partículas metálicas de plata incorporadas en estos geles. No obstante, previo a esta transición se observó la produccíón de óxidos de nitrógeno (NOx), ácido acético (CH3C00H) y radicales peróxido (02-), respectivamente. La generación de estos oroductos se explicó con base a procesos óxido-reducción (redox) en tos poros del gel conteniendo líquido residual y especies químicas confinadas en ellos. Las medidas de absorción de nitrógeno mostraron que estos poros tienen dimensíones nanométrícas (por ejemplo, 1.5 nm) y debido a que ocurren transformaciones químicas en esta escala, concluimos que estos sistemas sol-gel operan como "nanoreactores" químicos.