Puesta a punto de un equipo para la fabricación de nanopartículas mediante Magnetrón y Spottering

Abstract

La fabricación y el posterior estudio de las propiedades de nanopartículas metálicas es una de las líneas de trabajo que despiertan mayor interés en nanociencia. La influencia de la superficie a escala nanométrica aumenta de manera exponencial respecto al enfoque macroscópico, donde los volúmenes son muy grandes y el papel de la superficie pierde peso específico en el cociente Superficie/volumen. Este hecho convierte a la nanotecnología en algo más que en una simple solución para miniaturizar materiales, ya que les confiere a estos unas propiedades distintas y no observadas anteriormente en sus materiales en volumen: nuevas propiedades mágneticas, biomédicas, catalíticas, ópticas, eléctricas… entre muchas otras. Hoy en día la fabricación de nanopartículas a escala industrial presenta problemas, ya que las técnicas húmedas químicas empleadas hasta ahora dificultan la propia automatización del proceso, aparte de emplear precursores líquidos perjudiciales para el medio ambiente. Además, son procesos que constan de varios pasos y se requiere de la manipulación de las nanopartículas. La estandarización del proceso de síntesis de las nanopartículas adquiere una importancia de primera magnitud, ya que se ha establecido que muchas de las propiedades intrínsecas de estas nanopartículas están estrechamente relacionadas con el tamaño, forma y carga superficial de las mismas. Con el objetivo de solventar dichos inconvenientes, se propone la fabricación de nanopartículas en condiciones de alto vacío, siendo el método físico de pulverización catódica (Sputtering) uno de los más emergentes en este campo. Esta técnica, conocida también por muchos autores como inert gas condensation (IGC) ha demostrado ser capaz de fabricar nanopartículas de alta pureza, con un control preciso de los parámetros que definen las propiedades finales de las nanopartículas. Además, presentan la ventaja de que las nanopartículas se obtienen en un solo paso, pudiéndose depositar directamente sin que se precise manipulación alguna de las mismas. En el proyecto que se presenta, se realiza la puesta a punto de un equipo para la fabricación de nanopartículas mediante magnetrón Sputtering. Las nanopartículas fabricadas son de cobre, las cuales serán expuestas a ensayos antibacterianos para caracterizar su actividad biocida.

Manufacturing and further study of the properties of metal nanoparticles is one of the lines of work of most interest in nanoscience. The influence of nanoscale surface increases exponentially compared to the macroscopic approach, where volumes are very large and the role of the surface loses weight in the ratio surface / volume. It makes nanotechnology more than a simple solution to miniaturize materials as gives them some different properties, not previously seen in material volume: new magnetic properties, biomedical, catalytic, optical, electrical ... between many others. Today the manufacture of nanoparticles at industrial scale presents problems because wet chemical techniques employed until now hinder automation of the process itself beyond using liquid precursors harmful to the environment. Moreover, processes are comprised of several steps and manipulation of nanoparticle is required. Standardizing the process of synthesizing nanoparticles has a relevance of first magnitude, since it has been established that many intrinsic properties of these nanoparticles are closely related to the size, shape and surface charge of the same. In order to overcome these drawbacks, the manufacture of nanoparticles in high vacuum conditions is proposed, being the physical sputtering method (sputtering) one of the most emerging in this field. This technique, known by many authors as inert gas condensation (IGC) also has proved capable to producing high purity nanoparticles with precise control of the parameters that define the properties of nanoparticles. Furthermore, they have the advantage that the nanoparticles are obtained in one step, and can be deposited directly without any manipulation. In the presented project, the development of equipment for the manufacture of nanoparticles by magnetron sputtering is performed. The nanoparticles are made of copper, which will be exposed to antibacterial tests to characterize its biocidal activity.