ES2364773B1 - DEVICE AND PROCEDURE FOR MANUFACTURE OF NANOPARTICLES. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo y procedimiento de fabricación de nanopartículas.#Se describe un dispositivo para fabricar nanopartículas mediante técnicas de bombardeo iónico a varios blancos. Dicho dispositivo constituye una fuente de agregados de más de un material que permite la fabricación de nanopartículas con composición química variable y controlada, de tamaño controlado y también en estructura ?core-shell?.Device and method of manufacturing nanoparticles. # A device for manufacturing nanoparticles by means of ionic bombardment techniques to various targets is described. Said device constitutes a source of aggregates of more than one material that allows the manufacture of nanoparticles with variable and controlled chemical composition, of controlled size and also in a "core-shell" structure.
Description
Dispositivo y procedimiento de fabricación de nanopartículas. Device and procedure for manufacturing nanoparticles.
Objeto de la invención Object of the invention
La presente invención se refiere al campo de la fabricación de nanopartículas, más concretamente a la fabricación de nanopartículas mediante técnicas físicas. The present invention relates to the field of nanoparticle manufacturing, more specifically to the manufacture of nanoparticles by physical techniques.
El objeto de la invención consiste en una fuente de agregados para generar partículas de tamaño controlado, con composición química controlada y variable, y/o “core-shell”. The object of the invention consists of a source of aggregates to generate particles of controlled size, with controlled and variable chemical composition, and / or "core-shell".
Antecedentes de la invención Background of the invention
La fabricación de nanopartículas está en plena expansión por sus posibles aplicaciones tecnológicas. Entre los métodos de fabricación se pueden distinguir los métodos químicos y los métodos físicos. En esta propuesta nos interesamos por un método físico de fabricación de nanopartículas cuyo dispositivo se denomina “fuente de agregados”, o “Ion Cluster Source -ICS” en su nomenclatura anglosajona. Existe una gran variedad de ICS que difieren ligeramente en su diseño, pero se puede resumir el funcionamiento de todas ellas de la siguiente forma: se trata de un gas o plasma de iones de un material, generado en una atmósfera controlada de un gas neutro (en general Ar o mezcla de Ar y He) que favorece la agregación de los iones del material para generar partículas. The manufacture of nanoparticles is in full expansion due to its possible technological applications. Among the manufacturing methods, chemical methods and physical methods can be distinguished. In this proposal we are interested in a physical method of manufacturing nanoparticles whose device is called “source of aggregates”, or “Ion Cluster Source -ICS” in its Anglo-Saxon nomenclature. There is a wide variety of ICS that differ slightly in their design, but the operation of all of them can be summarized as follows: it is a gas or ion plasma of a material, generated in a controlled atmosphere of a neutral gas ( in general Ar or mixture of Ar and He) that favors the aggregation of the ions of the material to generate particles.
Actualmente existen 2 empresas inglesas que comercializan ICS. Su comercialización empezó en el año 2001, y en todos los casos las ICS comerciales se basan en el fenómeno físico de ablación o “sputtering”. There are currently 2 English companies that sell ICS. Its commercialization began in 2001, and in all cases commercial ICS are based on the physical phenomenon of ablation or sputtering.
En las ICS comerciales se crea un plasma de un material arrancado de un blanco mediante el proceso de bombardeo iónico o sputtering generado por un magnetrón. El magnetrón está conectado (por medio de la brida de conexión) a una zona de agregación, en la cual se inyecta una presión alta de un gas llamado de agregación, que puede ser argón In commercial ICS, a plasma of a material torn from a target is created by the process of ionic bombardment or sputtering generated by a magnetron. The magnetron is connected (by means of the connection flange) to an aggregation zone, in which a high pressure of a gas called aggregation is injected, which can be argon
o una mezcla de argón y helio. Debido a la presión en la zona de agregación, los iones arrancados del blanco tienen un recorrido libre medio reducido y chocan entre ellos formando así agregados. La ICS está conectada a otro sistema de vacío o ultra alto vacío donde las partículas pueden depositarse sobre un substrato tras haber recorrido la zona de agregación. or a mixture of argon and helium. Due to the pressure in the aggregation zone, the ions torn from the target have a reduced mean free path and collide with each other thus forming aggregates. The ICS is connected to another vacuum system or ultra high vacuum where the particles can be deposited on a substrate after having traveled the aggregation zone.
El control del tamaño de las partículas se logra mediante la variación de distintos parámetros como la potencia de trabajo del magnetrón, la presión de gas en la zona de agregación, y la posición del magnetrón dentro de la zona de agregación. También se puede seleccionar más precisamente el tamaño de los agregados añadiendo entre la ICS y la campana de vacío (donde se depositan la partículas) un filtro cuadrupolar. Particle size control is achieved by varying different parameters such as the magnetron's working power, the gas pressure in the aggregation zone, and the magnetron position within the aggregation zone. The size of the aggregates can also be selected more precisely by adding a quadrupole fi lter between the ICS and the vacuum hood (where the particles are deposited).
Actualmente no existe, además de las ICS, otro método físico de fabricación de nanopartículas de tamaño controlado en ultra alto vacío o vacío con el cual se pueda controlar independientemente las condiciones de fabricación de las nanopartículas y las condiciones del substrato sobre el cual se depositan las nanopartículas. En efecto, con las ICS, los parámetros de fabricación de las nanopartículas se ajustan de forma independiente de las condiciones del substrato, que puede ser de cualquier material, con cualquier tipo de acabado de superficie y a cualquier temperatura. Es de notar también que el proceso físico de sputtering que se emplea en las ICS comerciales es el mismo que se utiliza para la fabricación de discos duros. Por lo tanto el proceso de sputtering es un proceso utilizado rutinariamente en la industria. Currently, in addition to the ICS, there is no other physical method of manufacturing nanoparticles of controlled size in ultra high vacuum or vacuum with which the manufacturing conditions of the nanoparticles and the conditions of the substrate on which the deposits are deposited can be independently controlled. nanoparticles. In fact, with the ICS, the manufacturing parameters of the nanoparticles are adjusted independently of the substrate conditions, which can be of any material, with any type of surface finish and at any temperature. It should also be noted that the physical sputtering process used in commercial ICS is the same as that used for the manufacture of hard drives. Therefore the sputtering process is a process routinely used in the industry.
Un parámetro importante que no se puede controlar ni modificar con este método de fabricación de nanopartículas es su composición química. La composición química de las nanopartículas viene dada por la composición inicial del blanco y por el proceso de sputtering. En el caso de blancos de aleaciones, la composición final de las partículas viene dada por los procesos de sputtering diferencial de los elementos que forman la aleación del blanco. Que sepamos no existe hoy en día ninguna solución para sortear esta severa limitación de las ICS, ni a escala de laboratorio, ni a escala comercial. En esta propuesta presentamos un diseño innovador de ICS que permitiría el control preciso de la composición química de las nanopartículas, extendiendo de esta forma las capacidades de las ICS a niveles nunca alcanzados previamente. An important parameter that cannot be controlled or modified with this method of manufacturing nanoparticles is its chemical composition. The chemical composition of the nanoparticles is given by the initial composition of the blank and by the sputtering process. In the case of alloy targets, the final composition of the particles is given by the differential sputtering processes of the elements that form the alloy of the target. As far as we know, there is no solution to overcome this severe limitation of ICS, either at the laboratory scale or at the commercial scale. In this proposal we present an innovative design of ICS that would allow precise control of the chemical composition of nanoparticles, thus extending the capabilities of ICS to levels never previously achieved.
Descripción de la invención Description of the invention
En el dispositivo objeto de la invención se reemplaza el único magnetrón presente en las ICS conocidas -de sputtering, pulverización catódica o bombardeo iónico-en general de 2 pulgadas de diámetro (5.08 cm), por varios magnetrones. El número y el tamaño de los magnetrones pueden ser modificados en función de las necesidades de cada aplicación haciendo uso de una brida de conexión para conectar los magnetrones. In the device object of the invention, the only magnetron present in known ICSs - sputtering, sputtering or ionic bombardment - in general 2 inches in diameter (5.08 cm), is replaced by several magnetrons. The number and size of the magnetrons can be modified according to the needs of each application using a connection flange to connect the magnetrons.
Variando las potencias de trabajo y los flujos de gases de cada magnetrón se puede ajustar la composición del plasma que se forma en la zona de agregación del interior de la cámara del dispositivo objeto de la invención, permitiendo de esta forma el control de la composición química de los agregados y las nanopartículas que se forman. Dado que el control de la potencia de los magnetrones es continuo, se puede así ajustar de forma continua las concentraciones de los iones en la zona de agregación, y por lo tanto la composición final de las nanopartículas. Los gases inyectados en los magnetrones y en zona de agregación no están limitados a Ar o una mezcla de Ar y He, sino que pueden incluir otros gases de interés, tales como el oxígeno y/o el nitrógeno, para favorecer la oxidación o nitruración de los materiales durante el proceso de fabricación de nanopartículas. By varying the working powers and the gas flows of each magnetron, the plasma composition that is formed in the aggregation zone inside the chamber of the device object of the invention can be adjusted, thus allowing the control of the chemical composition of the aggregates and the nanoparticles that are formed. Since the control of the power of the magnetrons is continuous, it is thus possible to continuously adjust the concentrations of the ions in the aggregation zone, and therefore the final composition of the nanoparticles. The gases injected into the magnetrons and in the aggregation zone are not limited to Ar or a mixture of Ar and He, but may include other gases of interest, such as oxygen and / or nitrogen, to promote oxidation or nitriding of the materials during the nanoparticle manufacturing process.
Por otra parte, el dispositivo objeto de la invención dispone de sistemas de traslación individuales para cada magnetrón. Dichos sistemas de traslación permiten un posicionamiento individual de cada magnetrón en la zona de agregación, para favorecer la nucleación de un primer material cuyo magnetrón está posicionado más lejos del orificio de salida del dispositivo. Al estar más lejos del orificio de salida del dispositivo, los iones del primer material se nuclean antes de atravesar el plasma de un segundo material, generado por un segundo magnetrón posicionado más cerca del orificio de salida del dispositivo. El tránsito de las nanopartículas del primer material por el plasma del segundo material tiene como resultado el recubrimiento de las nanopartículas de primer material por una capa del segundo material y, por lo tanto, la fabricación de nanopartículas con un núcleo formado por el primer material y una corteza del segundo material. Este tipo de nanopartículas son las denominadas nanopartículas “cebolla”o“core-shell”. On the other hand, the device object of the invention has individual translation systems for each magnetron. Said translation systems allow individual positioning of each magnetron in the aggregation zone, to favor the nucleation of a first material whose magnetron is positioned further away from the device's exit hole. Being further from the device's exit hole, the ions of the first material are nucleated before crossing the plasma of a second material, generated by a second magnetron positioned closer to the device's exit hole. The transit of the nanoparticles of the first material through the plasma of the second material results in the coating of the nanoparticles of the first material by a layer of the second material and, therefore, the manufacture of nanoparticles with a core formed by the first material and A crust of the second material. This type of nanoparticles are called "onion" or "core-shell" nanoparticles.
Tal y como se ha descrito anteriormente, el dispositivo objeto de la invención se basa, por una parte, en la sustitución del único magnetrón que actualmente equipa las ICS por varios magnetrones y, por otra parte, en que cada magnetrón tiene un sistema individual de posicionamiento y traslación dentro de la zona de agregación que permite posicionar dichos magnetrones de forma relativa al orificio de salida de la zona de agregación definida en la cámara del dispositivo. El dispositivo permite, con el control de las potencias y posiciones de cada magnetrón, generar nanopartículas de composición química variable y nanopartículas tipo “core-shell” de alta pureza, ya que el proceso de fabricación utilizando el dispositivo objeto de la invención se realiza en condiciones de ultra alto vacío y atmósfera controlada. Dicho control de la composición química y dicha estructura de las nanopartículas permite monitorizar sus propiedades físico-químicas según los requerimientos de cada una de sus aplicaciones. Para el posicionamiento en conjunto de los magnetrones conectados a la zona de agregación mediante una brida, el dispositivo dispone de un trasladador que permite ubicar o desplazar el conjunto de magnetrones a la vez. As described above, the device object of the invention is based, on the one hand, on the replacement of the only magnetron that currently equips the ICS by several magnetrons and, on the other hand, on which each magnetron has an individual system of positioning and translation within the aggregation zone that allows said magnetrons to be positioned relative to the exit orifice of the defined aggregation zone in the device chamber. The device allows, with the control of the powers and positions of each magnetron, to generate nanoparticles of variable chemical composition and nanoparticles of the “core-shell” type of high purity, since the manufacturing process using the device object of the invention is carried out in Ultra high vacuum conditions and controlled atmosphere. Said control of the chemical composition and said structure of the nanoparticles allows monitoring their physicochemical properties according to the requirements of each of their applications. For the overall positioning of the magnetrons connected to the aggregation zone by means of a flange, the device has a transfer device that allows the magnetron set to be located or moved at the same time.
El proceso físico de sputtering con magnetrones que se utiliza industrialmente para realizar recubrimientos y fabricar discos duros permite generar un plasma a partir de un blanco de cualquier material, pudiendo ser éste conductor, semiconductor, aislante, superconductor, piezoeléctrico, etc. El dispositivo objeto de la invención permite fabricar nanopartículas de cualquier material con composición química controlada y también con la estructura “core-shell”. The physical process of sputtering with magnetrons that is used industrially to make coatings and manufacture hard drives allows to generate a plasma from a target of any material, this being a conductor, semiconductor, insulator, superconductor, piezoelectric, etc. The device object of the invention allows to manufacture nanoparticles of any material with controlled chemical composition and also with the "core-shell" structure.
Una aplicación del dispositivo objeto de la invención es su utilización para la fabricación de nanopartículas de aleaciones magnéticas para alta densidad de almacenamiento de datos anteriormente mencionada, en dispositivos de almacenamiento de datos digitales tales como los discos duros. Mediante la utilización del dispositivo objeto de la invención se pueden generar nanopartículas magnéticas de tamaños inferiores a los dominios magnéticos que actualmente se utilizan para almacenar información en los discos duros. El control del tamaño de partículas por debajo de las dimensiones actualmente manejadas en la industria del almacenamiento de datos permite aumentar la densidad de dominios magnéticos y por lo tanto la densidad de información almacenada. Por otro lado, el control de la composición química de las nanopartículas permite ajustar finamente las propiedades magnéticas de las nanopartículas An application of the device object of the invention is its use for the manufacture of nanoparticles of magnetic alloys for high data storage density mentioned above, in digital data storage devices such as hard drives. By using the device object of the invention, magnetic nanoparticles of sizes smaller than the magnetic domains that are currently used to store information on hard drives can be generated. The control of particle size below the dimensions currently managed in the data storage industry allows to increase the density of magnetic domains and therefore the density of stored information. On the other hand, the control of the chemical composition of the nanoparticles allows the magnetic properties of the nanoparticles to be finely adjusted
o los dominios magnéticos, para obtener por ejemplo altas anisotropías magnéticas esenciales en los dispositivos de almacenamiento de datos. or the magnetic domains, to obtain for example high essential magnetic anisotrophies in the data storage devices.
Otra aplicación del dispositivo objeto de la invención es su utilización en la fabricación de nanopartículas superparamagnéticas para aplicaciones médicas: con el dispositivo objeto de la invención se pueden generar partículas coreshell con una capa externa de oro cuya funcionalización con fármacos les conferirían un gran interés para el transporte de medicamentos en zonas específicas del cuerpo. Another application of the device object of the invention is its use in the manufacture of superparamagnetic nanoparticles for medical applications: with the device object of the invention, coreshell particles can be generated with an outer layer of gold whose functionalization with drugs would confer a great interest on them. transport of medications in specific areas of the body.
El dispositivo objeto de la invención también es de aplicación en: The device object of the invention is also applicable in:
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- Fabricación de nanopartículas superparamagnéticas recubiertas de oro para posteriormente anclar a la capa externa de oro unas moléculas orgánicas que contienen fármacos. El carácter paramagnético de las partículas permite su guiado en el cuerpo humano por medio de campos magnéticos hasta la zona en la que se liberan posteriormente los fármacos para combatir tumores, infecciones, etc. Manufacture of gold-coated superparamagnetic nanoparticles to subsequently anchor organic molecules containing drugs to the outer layer of gold. The paramagnetic nature of the particles allows their guidance in the human body through magnetic fields to the area where drugs to fight tumors, infections, etc. are subsequently released.
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- Fabricación de nanopartículas semiconductoras para aplicaciones fotovoltaicas: en la actualidad se insertan nanopartículas en dispositivos fotovoltaicos con la intención de, por ejemplo, aumentar la superficie eficaz de los paneles fotovoltaicos. Con el dispositivo objeto de la invención se pueden generar recubrimientos formados por nanopartículas semiconductoras fotovoltaicas de forma muy sencilla sin necesidad de tratamientos químicos. El control de la composición química y de la densidad de las nanopartículas permitiría ajustar finamente la eficiencia de los captores fotovoltaicos. Manufacture of semiconductor nanoparticles for photovoltaic applications: nanoparticles are currently inserted into photovoltaic devices with the intention of, for example, increasing the effective surface of photovoltaic panels. With the device object of the invention, coatings formed by photovoltaic semiconductor nanoparticles can be generated very easily without the need for chemical treatments. Control of the chemical composition and density of the nanoparticles would allow the efficiency of photovoltaic collectors to be finely adjusted.
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- Fabricación de nanopartículas “core-shell” para aplicaciones en sensores: en la actualidad se está desarrollando una nueva generación de sensores biológicos basados en efectos magnetoplasmónicos. Estos nuevos sensores tendrán sensibilidades superiores a los que actualmente están en el mercado. Su estructura consta de nanopartículas magnéticas embebidas en matrices dieléctricas que a su vez están cubiertas de oro. Toda la sensibilidad del sensor reside en el acoplamiento del plasmón de las partículas magnéticas con el plasmón del oro. Con el dispositivo objeto de la invención se pueden generar partículas “core-shell” como Co-Au en las cuales el acoplamiento en los plasmones del material magnético (Co) y del Au será óptimo, aumentando de esta manera la sensibilidad de los sensores. Manufacturing of core-shell nanoparticles for sensor applications: a new generation of biological sensors based on magnetoplasmonic effects is currently being developed. These new sensors will have higher sensitivities than those currently on the market. Its structure consists of magnetic nanoparticles embedded in dielectric matrices that in turn are covered with gold. All the sensitivity of the sensor lies in the coupling of the plasmon of the magnetic particles with the plasmon of gold. With the device object of the invention, core-shell particles such as Co-Au can be generated in which the coupling in the plasmons of the magnetic material (Co) and Au will be optimal, thus increasing the sensitivity of the sensors.
Descripción de los dibujos Description of the drawings
Para complementar la descripción que se está realizando, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made, and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
Figura 1.-Muestra un esquema del estado de la técnica. Figure 1.- Shows a scheme of the state of the art.
Figura 2.-Muestra una vista en esquema del dispositivo objeto de la invención donde se aprecian los magnetrones. Figure 2.- Shows a schematic view of the device object of the invention where magnetrons are appreciated.
Figura 3.-Muestra una sección del dispositivo objeto de la invención donde se aprecian los magnetrones. Figure 3.- Shows a section of the device object of the invention where magnetrons are appreciated.
Figura 4.-Muestra un esquema de la geometría del dispositivo objeto de la invención configurado para la fabricación de nanopartículas de composición química variable. Figure 4.- Shows a scheme of the geometry of the device object of the invention con fi gured for the manufacture of nanoparticles of variable chemical composition.
Figura 5.-Muestra una sección del dispositivo objeto de la invención donde se aprecian los magnetrones posicionados. Figure 5.- Shows a section of the device object of the invention where the magnetrons positioned are appreciated.
Realización preferente de la invención Preferred Embodiment of the Invention
A la vista de las figuras se describen a continuación algunos ejemplos del modo de realización preferente del dispositivo (1) objeto de esta invención. In view of the figures, some examples of the preferred embodiment of the device (1) object of this invention are described below.
A continuación detallamos los procedimientos para la fabricación de nanopartículas de composición química variable y la fabricación de nanopartículas de tipo cebolla o “core-shell” sobre un substrato introducido previamente en una cámara del dispositivo (1). Below we detail the procedures for the manufacture of nanoparticles of variable chemical composition and the manufacture of onion or core-shell nanoparticles on a substrate previously introduced in a chamber of the device (1).
Ejemplo 1 Example 1
Procedimiento para la fabricación de nanopartículas de composición química variable Procedure for manufacturing nanoparticles of variable chemical composition
Para la fabricación de este tipo de nanopartículas, se posicionan en conjunto unos magnetrones (2) del dispositivo For the manufacture of this type of nanoparticles, magnetrons (2) of the device are positioned together
(1) para generar los iones de materiales A, B, C (A, B y C pueden ser elementos químicos simples o aleaciones) de manera que unos blancos de los magnetrones (2) se sitúen a la misma distancia de un orificio de salida (5) del dispositivo (1) mediante un trasladador (6). El posicionamiento de los magnetrones (2), que en este caso son tres, pero cuyo número se puede aumentar o disminuir en función de las aplicaciones, se realiza de forma individual gracias a unos medios de posicionamiento individual (3) de cada magnetrón (2). Cada magnetrón (2) dispone además de una fuente de alimentación independiente y de una entrada de argón independiente. Los flujos de argón y las potencias que se aplican a cada magnetrón (2) mediante la fuente de alimentación son por lo tanto independientes para cada magnetrón (2). De esta manera se controlan unos flujos de iones de los materiales A, B, C que se generan en el dispositivo (1). En una zona de agregación (4) del dispositivo (1) unos iones de los materiales A, B y C colisionan para formar nanopartículas, cuya composición química viene dada por las concentraciones de iones de los materiales A,ByC. Dicho de otra forma, el control de los flujos de iones de materiales A, B y C generados individualmente por cada magnetrón (2) permite el control de la composición química de las nanopartículas que se forman en la zona de agregación (4) del dispositivo (1) conectada mediante una brida a los magnetrones (2). El control del tamaño de las nanopartículas se consigue gracias al posicionamiento del conjunto de los magnetrones (2) dentro de la zona de agregación (4) gracias a un trasladador (6). (1) to generate the ions of materials A, B, C (A, B and C can be simple chemical elements or alloys) so that targets of the magnetrons (2) are located at the same distance from an exit orifice (5) of the device (1) by means of a shuttle (6). The positioning of the magnetrons (2), which in this case are three, but whose number can be increased or decreased depending on the applications, is performed individually thanks to individual positioning means (3) of each magnetron (2 ). Each magnetron (2) also has an independent power supply and an independent argon input. The argon fluxes and powers that are applied to each magnetron (2) by the power supply are therefore independent for each magnetron (2). In this way, ion fl ows of the materials A, B, C that are generated in the device (1) are controlled. In an aggregation zone (4) of the device (1) ions of materials A, B and C collide to form nanoparticles, whose chemical composition is given by the ion concentrations of materials A, B and C. In other words, the control of the ions fl ow of materials A, B and C generated individually by each magnetron (2) allows the control of the chemical composition of the nanoparticles that form in the aggregation zone (4) of the device (1) connected by a flange to the magnetrons (2). The control of the size of the nanoparticles is achieved thanks to the positioning of the set of magnetrons (2) within the aggregation zone (4) thanks to a transfer (6).
Finalmente, se hace uso de un sistema de vacío para extraer el contenido de la cámara, principalmente los gases presentes en ella, y poder así acceder a las nanopartículas generadas y depositadas sobre el substrato. Finally, a vacuum system is used to extract the contents of the chamber, mainly the gases present in it, and thus be able to access the nanoparticles generated and deposited on the substrate.
Ejemplo 2 Example 2
Procedimiento para la fabricación de nanopartículas de tipo cebolla o “core-shell” Procedure for the manufacture of onion or core-shell nanoparticles
Para la fabricación de nanopartículas de tipo “core-shell” se utiliza cada uno de los medios de posicionamiento individual (3) de cada magnetrón (2) para posicionar éstos a distancias relativas de forma controlada. En este caso se posicionan los magnetrones (2) de manera que los blancos de los magnetrones (2) se sitúen a diferentes distancias del orificio de salida (5) del dispositivo (1). Para formar nanopartículas “core-shell” con la estructura A-B, siendo el material A el que compone el núcleo (core) de la nanopartícula y el material B el que compone la parte exterior o corteza (shell), se posiciona el magnetrón (2) que genera los iones del material A una distancia mayor del orificio de salida (5) del dispositivo (1) que la del magnetrón (2), que genera los iones del material B. En esta configuración, los iones del material A colisionan en su trayecto hacia el orificio de salida (5) del dispositivo (1), formando de esta forma nanopartículas del material A. Al pasar por un plasma generado por el magnetrón (2) de material B, estas nanopartículas se cubren de material B, que se deposita sobre el núcleo de material A, resultando en la formación de nanopartículas “core-shell” con la estructura A-B. El control de las posiciones relativas de los magnetrones (2) y de los flujos de iones de materiales A y B generados individualmente por cada magnetrón (2) (por medio de las potencias aplicadas a cada magnetrón y de los flujos de argón individuales) permite seleccionar el tamaño de los núcleos de materialAyel espesor de las cortezas de material B. Este procedimiento se puede extender para la fabricación de nanopartículas “core-shell” más complejas, con estructuras AB-C generadas posicionando 2 (o más) magnetrones (2) en las posiciones más alejadas del orificio de salida (5) del dispositivo (1), para generar un núcleo de aleación AB que posteriormente sea cubierta con una corteza de material C o de una aleación de materiales, dependiendo del número de magnetrones (2) disponible en el dispositivo (1). For the manufacture of nanoparticles of the "core-shell" type, each of the individual positioning means (3) of each magnetron (2) is used to position these at relative distances in a controlled manner. In this case, the magnetrons (2) are positioned so that the targets of the magnetrons (2) are located at different distances from the outlet port (5) of the device (1). To form "core-shell" nanoparticles with the AB structure, being the material A that composes the core (core) of the nanoparticle and material B the one that composes the outer part or crust (shell), the magnetron (2) is positioned ) that generates the ions of the material A greater distance from the outlet (5) of the device (1) than that of the magnetron (2), which generates the ions of the material B. In this configuration, the ions of the material A collide in their path to the outlet orifice (5) of the device (1), thereby forming nanoparticles of material A. By passing through a plasma generated by the magnetron (2) of material B, these nanoparticles are covered with material B, which it is deposited on the core of material A, resulting in the formation of core-shell nanoparticles with the AB structure. The control of the relative positions of the magnetrons (2) and of the ions fluxes of materials A and B generated individually by each magnetron (2) (by means of the powers applied to each magnetron and of the individual argon fl ows) allows select the size of the material cores Ay and the thickness of the material B crusts. This procedure can be extended to manufacture more complex core-shell nanoparticles, with AB-C structures generated by positioning 2 (or more) magnetrons (2) at the positions furthest from the outlet (5) of the device (1), to generate an AB alloy core that is subsequently covered with a crust of material C or an alloy of materials, depending on the number of magnetrons (2) available on the device (1).
Claims (3)
- --
- mantener las condiciones anteriores hasta la formación de unos agregados de los iones generados en la fase anterior que forman las nanopartículas. maintain the above conditions until the formation of aggregates of the ions generated in the previous phase that form the nanoparticles.
- Categoría Category
- Documentos citados Reivindicaciones afectadas Documents cited Claims Affected
- X X
- BAI y WANG. High-magnetic-moment core-shell-typeFeCo--Au/Ag nanoparticles. Appl. Phys. Lett. 87, 152502 (2005), DOI:10.1063/1.2089171,ISSN 0003-6951 (04.10.2005). 1-2 BAI and WANG. High-magnetic-moment core-shell-typeFeCo - Au / Ag nanoparticles. Appl. Phys. Lett. 87, 152502 (2005), DOI: 10.1063 / 1.2089171, ISSN 0003-6951 (04.10.2005). 1-2
- A TO
- US 2005103620 A1 (ZOND INC) 19.05.2005, figura 6; párrafos [151-153]; reivindicaciones1,6-7,23. 1-2 US 2005103620 A1 (ZOND INC) 05/19/2005, figure 6; paragraphs [151-153]; claims 1,6-7,23. 1-2
- A TO
- WO 2009149563 A1 (FABLAB INC et al.) 17.12.2009, figura 6; párrafo [47]; reivindicaciones 19,24. 1-2 WO 2009149563 A1 (FABLAB INC et al.) 17.12.2009, figure 6; paragraph [47]; claims 19,24. 1-2
- A TO
- JP 2006249506 A (NAT INST FOR MATERIALS SCIENCE) 21.09.2006, figuras 1-3. Resumen de la base de datos WPI. Recuperado de EPOQUE [recuperado el 08.06.2011]. 1 JP 2006249506 A (NAT INST FOR MATERIALS SCIENCE) 21.09.2006, figures 1-3. Summary of the WPI database. Recovered from EPOQUE [recovered on 08.06.2011]. one
- A TO
- XU y WANG. , Direct Gas-Phase Synthesis of Heterostructured Nanoparticles through Phase Separation and Surface Segregation. Advanced Materials, 2008, 20: 994–999. doi: 10.1002/adma.200602895 (12.02.2008). XU and WANG. , Direct Gas-Phase Synthesis of Heterostructured Nanoparticles through Phase Separation and Surface Segregation. Advanced Materials, 2008, 20: 994–999. doi: 10.1002 / adma.200602895 (12.02.2008).
- Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
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- Fecha de realización del informe 31.08.2011 Date of realization of the report 31.08.2011
- Examinador E. Pina Martínez Página 1/4 Examiner E. Pina Martínez Page 1/4
- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-2 SI NO Claims Claims 1-2 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-2 SI NO Claims Claims 1-2 IF NOT
- Documento Document
- Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date
- D01 D01
- BAI y WANG. High-magnetic-moment core-shell-type FeCo--Au/Ag nanoparticles. 04.10.2005 BAI and WANG. High-magnetic-moment core-shell-type FeCo - Au / Ag nanoparticles. 04.10.2005
- D02 D02
- US 2005103620 A1 (ZOND INC) 19.05.2005 US 2005103620 A1 (ZOND INC) 05/19/2005
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