PREPARATION AND Z-SCAN NONLINEAR OPTICAL CHARACTERIZATION OF AU/SIO2- AND AG/SIO2- SUPPORTED NANOPARTICLES DISPERSED IN SILICA SONOGEL

"Preparation and Z-scan nonlinear optical characterization of Au/SiO₂- and Ag/SiO₂ - supported nanoparticles dispersed in silica sonogel". O. G. Morales-Saavedra, R. Zanella, V. Maturano-Rojas, V. Torres-Zúñiga, J. O. Flores-Flores, A. A. Rodríguez-Rosales, R. Ortega-Martínez. JOURNAL OF SOL-GEL SCIENCE AND TECHNOLOGY. In press. DOI: 10.1007/s10971-012-2793-8

Au/SiO₂ and Ag/SiO₂ supported metal-nanoparticles (MNPs) were implemented to fabricate SiO₂-based inorganic–inorganic hybrid sonogel films. Prepared Au/SiO₂- and Ag/SiO₂-MNPs exhibited low 2D-HCP crystallinity with particle diameters below 10 nm and homogeneous size distribution. The catalyst-free (CF) sonogel route was successfully implemented to produce these optically active nanocomposite films by doping the liquid sol-phase with these MNP systems and its subsequent deposition onto glass substrates via standard spin-coating procedures. The easy MNP-loading within the mesoporous dielectric sonogel network evidenced a huge chemical affinity between the silica sonogel hosting system and the guest SiO₂-supported MNPs. This fact allowed us to fabricate high quality hybrid films suitable for cubic nonlinear optical (NLO) characterizations via the Z-Scan technique. Indeed, the hosting sonogel network provided adequate thermal and mechanical stability protecting the active MNPs from environment conditions and diminished their tendency to aggregate; thus, preserving their pristine optical properties and morphology, giving rise to stable sol–gel hybrid films appropriate for photonic applications. Comprehensive morphological, structural, spectroscopic and nonlinear photophysical characterizations were optimally performed to the developed hybrid films. Our results have shown that the crystalline nature of the implemented MNPs, their small sizes and appropriate guest–host stabilizing interactions play a crucial role in the observation of improved cubic NLO-properties of these MNP structures embedded within the highly pure CF-sonogel confinement. 

Se implementaron nanopartículas metálicas (MNPs) soportadas, tipo Au/SiO₂ y Ag/SiO₂ para fabricar películas de sonogel híbridas orgánico-inorgánicas hechas de SiO₂. Las MNPs de Au/SiO₂ y Ag/SiO₂ que se prepararon muestran una baja cristalinidad tipo 2D-HCP con diámetros de partícula por debajo de los 10 nm, y una distribución homogénea de tamaños. La ruta sonogel, libre de catalizadores (CF), fue exitosamente implementada para producir estas películas de nanocompositos ópticamente activos, por medio de la contaminación del líquido en fase de sol con estos sistemas MNP y por medio de su subsecuente depósito sobre substratos de vidrio a través del procedimiento spin-coating estándar. La fácil impregnación de MNP de la red mesoporosa del sonogel dieléctrico muestra una alta afinidad química entre la matriz sonogel de dióxido de silicio y los contaminantes, las MNPs soportadas en SiO₂. Este hecho permite la fabricación de películas híbridas de alta calidad, adecuadas para caracterizaciones de óptica no lineal cúbica (NLO) mediante la técnica Z-scan. De hecho, la matriz de sonogel proporciona una estabilidad térmica y mecánica adecuada que a las MNPs activas sirve de protección en contra de las condiciones ambientales, y disminuye la tendencia a la agregación, así que conservan su morfología y sus propiedades ópticas originales, dando lugar a películas sol-gel híbridas apropiadas para aplicaciones fotónicas. Se realizaron exhaustivas caracterizaciones morfológicas, estructurales, espectroscópicas y de fotofísica no lineal a las películas híbridas. Los resultados muestran que la naturaleza cristalina de las MNPs implementadas, sus tamaños pequeños y una apropiada estabilización de las interacciones existentes entre la matriz y los contaminantes, juegan un papel crucial en la observación de mejoras en las propiedades NLO cúbicas de estas estructuras MNP inmersas en un medio sonogel CF altamente puro.

http://www.springerlink.com/content/4755537380543721/