Mesoporous thin films: synthesis, characterization and applications in sensing

Abstract

Las películas delgadas de óxidos mesoporosos (PDOMPs) han recibido mucha atención en las últimas décadas, principalmente debido a su arreglo controlado de poros con diámetro en el rango 2 - 50 nm y su versatilidad para el desarrollo de dispositivos tecnológicos. Hoy en día, se encuentran disponibles diversos moldes de poros y precursores inorgánicos lo que permite obtener una gran variedad de PDOMPs tanto en términos de composición química (SiO2, TiO2, ZrO2, CeO2, Al2O3, HfO2 y óxidos mixtos) como de tamaños y arreglos de poros. Entre las aplicaciones propuestas para las PDOMPs, una de las más destacadas es su uso como parte constitutiva de sensores. Las principales ventajas de usar PDOMPs en la construcción de estos dispositivos son: la alta superficie específica, la versatilidad de composición química y la facilidad para depositarlas sobre una gran variedad de sustratos. En este trabajo de revisión se describen brevemente los métodos de síntesis más usuales para obtener PDOMPs y las técnicas de caracterización más utilizadas para determinar sus propiedades fisicoquímicas. Posteriormente, se analizan dos de las líneas que se están desarrollando en nuestro grupo para obtener sensores específicos y reproducibles basados en PDOMPs: sensores para espectroscopía Raman aumentada por superficies (SERS) obtenidos al combinar las películas con nanopartículas metálicas y sensores ópticos basados en multicapas.

Mesoporous oxide thin films (MOTFs) have received much attention in the last decades mainly because of their controlled array of pores with diameter in the 2-50 nm range and their versatility for development of technological devices. Nowadays, a diversity of pore templates as well as inorganic precursors are available, therefore a large variety of MOTFs can be obtained in terms of chemical composition (SiO2, TiO2, ZrO2, CeO2, Al2O3, HfO2, and mixed oxides) and pore sizes and arrangements. Among all the proposed applications of MOTFs, one of the most prominent is their use as constitutive part of sensors. The main advantages of using MOTFs in the construction of these devices are: high specific surface, chemical composition versatility and the easiness to deposit them onto a wide variety of substrates. In this minireview, we shortly describe the most common synthesis methods to obtain MOTFs along with the most usual techniques used to characterize their physicochemical properties. Afterwards, we discuss two of the lines that are being developed in our group to obtain specific and reproducible sensors based on MOTFs: Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) sensors obtained by combining the films with metallic nanoparticles and optical sensors based on films multilayers.