En los últimos diez años, el estudio de la optoelectrónica basada en materiales orgánicos como polímeros, moléculas pequeñas o biomoléculas se ha convertido en uno de los principales campos de investigación. Con estos materiales se reduce los costes de producción y se abre el abanico de aplicaciones, ya que son fácilmente procesables en sustratos flexibles.

Sin embargo, los procesos electro-ópticos que tienen lugar a la escala nanométrica son complejos y dependen fuertemente de la nanoestructuración de los de los sistemas. Para controlar y sintonizar las propiedades electro-ópticas y poder así crear dispositivos ¿a la carta¿ es necesario ahondar en el estudio de estos materiales tanto individualmente como una vez mezclados.

Para esto es necesario el uso de técnicas que tengan, por un lado resolución lateral de nanómetros y por tanto del mismo orden que los fenómenos relevantes que se quieren estudiar, y por otro lado que permitan realizar simultáneamente medidas ópticas, imprescindibles para caracterizar la fotoactividad de los sistemas.

Las técnicas basadas en la microscopía de fuerzas (SFM) y en concreto la microscopia de fuerzas electrostáticas (ESFM) y la microscopía Kelvin (KPM) satisfacen el primer criterio. Estas técnicas, permiten obtener simultáneamente la topografía y diversas propiedades electrostáticas como el potencial de contacto (relacionado con la función de trabajo) o la función dieléctrica a partir de medidas de la capacidad con resolución menor a 10 nm.

Objetivos del proyecto

El objetivo de este proyecto consiste en estudiar los fenómenos electro-ópticos que tienen lugar en materiales optoeléctrónicos combinando técnicas afines a la microscopía SFM y la microscopía óptica. Utilizando un microscopio SFM implementado en un microscopio óptico invertido. Este sistema de medida se utilizará para correlacionar la morfología y las propiedades de electrostáticas con propiedades ópticas (Fluorescencia, densidad óptica, reflectancia, emisión Raman, etc). Realizando las implementaciones necesarias en el sistema será posible realizar medidas ópticas en campo cercano, lo que nos permitirá estudiar fenómenos de óptica no lineal y de emisión Raman con resolución lateral de pocos nanómetros. Esta combinación de luz y medidas eléctricas locales se empleará para la caracterización de materiales fotosensibles y en concreto para la caracterización de moléculas pequeñas como porfirinas, con vistas a aplicaciones en electrónica molecular.

Materiales adicionales

Ya que en el campo de la electro-óptica a escala nanométrica todavía queda un largo camino y aprovechando la gran versatilidad del sistema de medida propuesto, el equipo investigador no cierra las puertas a otros materiales, como nanopartículas o nanoestructuras semiconductoras y metálicas si esto sirviese para avanzar en el conocimiento científico. Incluso, como reto, nos gustaría afrontar la caracterización de sistemas biológicos fotoactivos como la bacteriorodopsina (membrana púrpura). Aunque este último objetivo se plantea a más largo plazo, con ello podríamos abrir nuestro equipo a nuevos campos como la Biología o la Medicina.