Development of optical fiber humidity sensor based on silver nanoparticles-embedded coatings

Abstract

El desarrollo de nuevos materiales y métodos de deposición a escala nanométrica ha supuesto una auténtica revolución en muchas disciplinas de la investigación. En particular, en el campo de los sensores de fibra óptica, los recubrimientos nanoestructurados permiten generar efectos ópticos que no son apreciables mediante la utilización de materiales convencionales. El principal objetivo de esta tesis es la fabricación de nuevos sensores de humedad de fibra óptica basados en nanofibras y películas nanoestructuradas que posean propiedades antibacterianas para aplicaciones que operan en entornos de alta humedad y probacterianos. Para ello, el estudio y síntesis de nanopartículas de plata, y su posterior inclusión en los procesos de fabricación de recubrimientos como electrospinning y Layer-by-Layer han sido analizados para la fabricación de películas antibacterianas sobre fibra óptica. De esta forma, se han estudiado y desarrollado en este trabajo diferentes arquitecturas sensoras basadas en campo evanescente, resonancias basadas en plasmones superficiales localizados y modos de pérdidas, y fibras tipo Long period gratings.

The development of novel materials and deposition methods on the nanometric scale has meant an important breakthrough in diverse fields. More specifically, in the field of optical fiber sensors, nanostructured coatings allow the generation of optical effects which are not appreciable with the utilization of thick films. This thesis aims to contribute to the development of optical fiber humidity sensors based on nanostructured coatings with antibacterial properties for pro-bacterial and high humidity environments. With this goal, the synthesis of silver nanoparticles and their posterior incorporation in the sensing coatings by means of techniques such as deposition methods as electrospinning and Layer-by-Layer assembly have been analyzed and studied for the fabrication of antibacterial nanocoatings onto optical fibers. Different sensing setups based on evanescent field, lossy mode resonances, localized surface plasmon resonances, and Long-Period gratings have been researched along this work to fulfill the development of such sensors.