Incorporation of porous protective layers as a strategy to improve mechanical stability of Tamm plasmon based detectors

Autores
Morrone, Josefina; Ramallo, Juan Ignacio; Lionello, Diego Fernando; Zelcer, Andrés; Auguie, Baptiste Maxime Raphael; Angelome, Paula Cecilia; Fuertes, Maria Cecilia
Año de publicación
2021
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Nanostructures supporting optical modes known as Tamm plasmon-polaritons are a new class of optical devices with promising characteristics for sensing applications. Their synthesis involves the deposition of a thin metallic layer on top of a distributed Bragg reflector. Unfortunately, this metallic layer can be easily detached or scratched during normal handling or under operating conditions. In this work, a new strategy to protect these devices from mechanical stress by adding a porous protective overlayer is presented. Three different mesoporous oxides prepared using a sol-gel process were chosen to cover the device: ZrO2 and Ti-Si mixed oxides functionalized with either vinyl or phenyl groups. The mechanical and tribological properties of each candidate were measured using nanoindentation and its ideal thickness was determined by simulation of the optical response. Finally, the devices were characterized mechanically, to test their stability, and their sensing capabilities were determined for both liquids and vapours. The results indicate that thin mesoporous films used as protective layers provide a clear improvement in the device's resistance towards mechanical stress without compromising the optical and sensing properties. The strategy of protection using a porous top layer presented in this work can be extended to other devices which require interaction with the environment through an exposed unstable surface.
Fil: Morrone, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina
Fil: Ramallo, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina
Fil: Lionello, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina
Fil: Zelcer, Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina
Fil: Auguie, Baptiste Maxime Raphael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina. Victoria University of Wellington; Nueva Zelanda
Fil: Angelome, Paula Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina
Fil: Fuertes, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina
Materia
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TAMM PLASMON BASED DETECTORS
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Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
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In this work, a new strategy to protect these devices from mechanical stress by adding a porous protective overlayer is presented. Three different mesoporous oxides prepared using a sol-gel process were chosen to cover the device: ZrO2 and Ti-Si mixed oxides functionalized with either vinyl or phenyl groups. The mechanical and tribological properties of each candidate were measured using nanoindentation and its ideal thickness was determined by simulation of the optical response. Finally, the devices were characterized mechanically, to test their stability, and their sensing capabilities were determined for both liquids and vapours. The results indicate that thin mesoporous films used as protective layers provide a clear improvement in the device's resistance towards mechanical stress without compromising the optical and sensing properties. The strategy of protection using a porous top layer presented in this work can be extended to other devices which require interaction with the environment through an exposed unstable surface.Fil: Morrone, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); ArgentinaFil: Ramallo, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Lionello, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; ArgentinaFil: Zelcer, Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; ArgentinaFil: Auguie, Baptiste Maxime Raphael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina. Victoria University of Wellington; Nueva ZelandaFil: Angelome, Paula Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); ArgentinaFil: Fuertes, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. 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Fil: Morrone, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina
Fil: Ramallo, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina
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Fil: Auguie, Baptiste Maxime Raphael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina. Victoria University of Wellington; Nueva Zelanda
Fil: Angelome, Paula Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina
Fil: Fuertes, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Constituyentes.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Gerencia de Química (CAC); Argentina
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