reflectividad de las láminas delgadas de oro en diferentes espesores

En el ámbito de la tecnología y la investigación ópticas, las películas finas de oro se han hecho un hueco importante. Sus singulares propiedades reflectantes las hacen muy valiosas en diversas aplicaciones. En este artículo, profundizamos en la comprensión de cómo el grosor de estas películas -específicamente a 100 nanómetros, 40 nanómetros y 10 nanómetros- afecta a su reflexión óptica.

El patrón oro de la reflectividad

Las incomparables propiedades reflectantes del oro se han utilizado en infinidad de tecnologías, desde instrumentos para satélites hasta revestimientos protectores en cascos de astronautas. Sin embargo, la maleabilidad del oro permite reducirlo a grosores nanométricos, lo que modifica sus características reflectantes.

La relación espesor-reflexión

Cuando el oro se procesa en películas finas, su comportamiento óptico sufre un cambio. Como se muestra en la figura siguiente, tres curvas distintas representan la reflexión óptica de películas de oro de 100 nm, 40 nm y 10 nm de grosor. Estos espectros se obtuvieron con longitudes de onda de luz comprendidas entre 350 y 800 nm, con un ángulo de incidencia cercano a la normal al sustrato.

Interpretación de los datos:

• 100 nm Au: La curva roja, que representa la película más gruesa, muestra una reflexión >90% para longitudes de onda superiores a 580-nm. La curva de reflexión disminuye rápidamente para longitudes de onda más cortas y se estabiliza en torno a 39% para longitudes de onda entre 450 y 400 nm. Esta reflexión coincide con el comportamiento óptico del oro a granel.
• 40 nm Au: La curva azul discontinua, indicativa del espesor intermedio, muestra una disminución de la reflexión en comparación con la película de 100 nm a longitudes de onda superiores a 480-nm. Sin embargo, la reflexión para el Au de 40 nm es mayor que para el Au de 100 nm en longitudes de onda entre 350-nm y 480-nm. Obsérvese que el espectro de reflexión de esta película muestra un mínimo de reflexión de 40% a 480-nm. Es evidente que a medida que la película se hace más fina, sus propiedades ópticas empiezan a cambiar.
• 10 nm Au: La curva de puntos verdes representa la película más fina. Aquí, la reflexión disminuye notablemente, lo que demuestra que las propiedades del oro son muy diferentes en dimensiones ultrafinas.

Implicaciones y aplicaciones

Las distintas aplicaciones tecnológicas requieren películas de oro de espesores variables:

1. Láminas de oro de 100 nm: Ideal para aplicaciones en las que la alta reflectividad es primordial. Estas aplicaciones incluyen: (a) análisis de materiales mediante elipsometría o espectroscopia, y (b) espejos para láseres, telescopios e instrumentos ópticos.
2. Láminas de oro de 40 nm: Útil en escenarios que requieren un equilibrio entre reflectividad y transmisividad, incluidos los chips sensores para resonancia de plasmón superficial (SPR).
3. Películas de oro de 10 nm: Ideal para aplicaciones que requieren una reflexión mínima y una transmisión elevada, como la microscopía óptica de células, cristales y micropartículas.

Conclusión

La reflexión óptica de las películas finas de oro es una interacción dinámica entre las propiedades del material y el grosor de la película. Como hemos visto, incluso cambios mínimos en el grosor pueden dar lugar a cambios pronunciados en la reflectividad. Si comprendemos estos cambios, podremos aprovechar mejor las propiedades únicas del oro para diversos avances tecnológicos.

En el panorama en constante evolución de la nanotecnología y la óptica, el oro sigue brillando con luz propia, demostrando su valor no sólo como metal precioso, sino también como activo inestimable en la innovación científica.

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