Treball realitzat per Pau Segura Aparicio, INS La Ribera. Tutora del projecte: Vanessa Villaplana
Qui és Pau Segura?
Pau Segura Aparicio, nascut a Montcada i Reixac el 26 d’abril de 2000
Sóc una persona treballadora i responsable, a la qual li agrada estudiar, però que encara no he decidit quina carrera estudiar. També m’agrada molt l’esport. Dels 8 als 11 anys vaig practicar el bàdminton, i fins i tot vaig arribar a ser campió de Catalunya sub11 en diverses categories. Des dels 12 anys jugo a korfbal i des d’aleshores he guanyat algun premi col·lectiu i un d’individual com a millor jugador de la categoria cadet. Des del 2014 he estat seleccionat per jugar internacionalment amb la selecció catalana sots 16, sots 17 i sots19 i des de fa dos anys també faig d’entrenador d’infantils.
En què ha consistit aquest treball sobre Nanotecnologia
He desenvolupat la meva recerca tant en l’àmbit teòric com en el pràctic. Són quatre els grans objectius que m’he marcat:
- Conèixer amb més profunditat què és la Nanotecnologia: evolució, aplicabilitat i avantatges i desavantatges.
- Conèixer les tècniques de creació d’un nanomaterial de capa fina.
- Fabricar un nanomaterial de capa fina per la tècnica PLD i RHEED i analitzar el seu creixement “in situ” per capes.
- Adonar-me i aprendre de la importància que té i tindrà l’aplicació de la Nanotecnologia i dels nanomaterials tant a l’actualitat com en el futur.
Fabricació d’un nanomaterial de capa fina ( SrTiO 3 )
La part pràctica la vaig realitzar en el Laboratori de Creixement de Nanomaterials, a l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia, i va consistir en fer “créixer” un Nanomaterial en forma de capa fina, l’òxid SrTiO 3, mitjançant la tècnica d’evaporació per làser —que en anglès es coneix com a Pulsed Laser Deposition o PLD—, associada a una altra tècnica de control que s’anomena “Reflection High Energy Electron Diffraction” RHEED.
Amb la tècnica PLD es pot evaporar un material, aprofitant l’elevada energia d’un làser focalitzat a la superfície d’un disc ceràmic i aquest vapor es condensa a sobre d’una superfície on es forma o “creix” la capa fina. Amb la tècnica RHEED és pot controlar el creixement de la pel·lícula prima just en el moment, durant el procés de deposició de làser polsat. Per aconseguir-ho, la font d’electrons s’ha de mantenir a una pressió d’1·10 -6 mbar, per això tot el procés es realitza en una càmera d’ultraaltbuit.
Per aconseguir que creixi una pel·lícula prima homogènia i molt cristal·lina, el blanc i el substrat que, en aquest cas, és un cristall també de SrTiO 3, han d’estar en paral·lel i el feix d’electrons ha de colpejar l’objectiu amb un angle molt rasant de gairebé 0-1o i és difractat.
El làser polsat es focalitza sobre un blanc —target en anglès— que en el nostre cas està fet d’una ceràmica de titanat d’estronci (SrTiO 3 ), que és el mateix material que volem dipositar en forma de capa fina. Per evaporar el material del blanc al buit, el làser d’alta potència focalitzat actua sobre ell. El làser de Kripton-Fluor, anomenat excímer, emet polsos d’energies de fins a 750 mJ en pocs nanosegons, que si es focalitza en un punt d’1 mm 2 , equival a una potència de més de 6 GW/cm 2 , per això es denomina làser d’alta potència. Per la gran densitat de potència durant l’absorció de la llum làser, el blanc s’escalfa molt ràpidament i s’evapora. Al buit, es forma un plasma que s’estén fins al substrat i una part del material condensa en el substrat com una pel·lícula prima.
Amb aquesta tècnica es pot fer créixer lentament un gruix de capa equivalent a unes dècimes d’Àngstrom per segon, i així dur el control de capes ultrafines.
