Responsable: RAUL VALENCIA ALVARADO

Objetivos:

Incrementar el grosor de la oxidación natural del titanio puro que es de 5-15 nm, a 1-3 µm, aplicando la técnica de espurreo e implantación-difusión de iones de oxígeno empleando una fuente de plasmas de Radio Frecuencia Inductivamente acoplada.

Antecedentes:

En el Laboratorio de Física de Plasmas del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ) se han desarrollado trabajos de investigación científica y de desarrollo tecnológico relacionados con aspectos teóricos, generación, y aplicación de plasmas durante poco más de tres décadas.  Recientemente los conocimientos adquiridos en la generación de fuentes de plasmas se han enfocado hacia el tratamiento de materiales por plasmas, cuyos resultados han sido reportados de acuerdo a su carácter multi-disciplinario, a saber: sistemas electrónicos para generación y manipulación de descargas eléctricas, desarrollo de sistemas para aplicaciones ambientales y médicas,  tratamiento de materiales,  y técnicas de caracterización de plasmas.  Además, estos desarrollos han permitido la formación de recursos humanos, provenientes de diversas instituciones de educación superior.

En este proyecto, abordaremos el estudio de la oxidación del titanio a través del proceso de implantación y difusión de iones de oxígeno en plasmas  inductivamente acoplados a un generador de RF y con polarizaciones de las muestras de titanio de hasta (-3000 volts de corriente directa así como el depósito de películas delgadas por el espurreo que se genera al acelerar los iones del plasma hacia la muestra de titanio. Se llevarán a cabo oxidaciones a diferentes presiones de trabajo y potencias mayores de 500W de RF. Se montará un espectrógrafo cuyo detector consiste de una cámara de carga acoplada intensificad (CCDI) para caracterizar  las líneas de emisión con el fin de entender mejor los fenómenos que ocurren durante el proceso de oxidación, adicionalmente se montará un espectrómetro de masas con el fin de analizar los productos de reacción generados por dicho proceso.

Beneficios:

La investigación teórica y experimental del proceso de oxidación de titanio en las fases de rutilo, por implantación y difusión de iones de oxígeno, así como el depósito de películas delgadas de óxido de titanio por espurreo en las fases de anatasa, son de particular interés en el sector salud, tanto en el ámbito nacional como internacional. Los resultados obtenidos en el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ), reportados en congresos y revistas internacionales generarán los conocimientos requeridos para instalar en este Instituto la infraestructura necesaria para contribuir exitosamente en esta área.

El uso o aplicación de los dióxidos de titanio TiO₂ en el sector salud o ambiental es un contribuyente en la solución de problemas actuales, como ejemplo, solo se definirán dos de los múltiples beneficios que el TiO₂ aporta a la humanidad: En la purificación del agua, contribuye a la reducción o eliminación de enfermedades o muertes que el agua contaminada causa a miles de personas diariamente en el mundo, en el sector salud, concretamente en odontología, hay un gran beneficio hacia los usuarios en implantaciones dentales al alargar el tiempo de duración de éstos.

Logros Obtenidos:

Artículos en Revistas Internacionales

1.- R Valencia-Alvarado, A de la Piedad-Benitez, R López-Callejas, S R Barocio, A Mercado-Cabrera, R Peña-Eguiluz, A E Muñoz-Castro, B G Rodríguez-Méndez and J M de la Rosa-Vázquez, “Thin TiO2 films deposited by implantation and sputtering in RF inductively coupled plasmas”, Journal of Physics: Conference Series 370 (2012) 012017. doi:10.1088/1742-6596/370/1/012017.

2.- I A Rojas-Olmedo, R López-Callejas, A de la Piedad-Benitez, R Valencia-Alvarado, R Peña-Eguiluz, A Mercado-Cabrera, S R Barocio, A E Muñoz-Castro and B G Rodríguez-Méndez, “RF plasma parameter determination by a Langmuir multipoint double probe array”, Journal of Physics: Conference Series 370 (2012) 012055. doi:10.1088/1742-6596/370/1/012055.

Aplicaciones:

El TiO₂ es un bio-material ampliamente usado en el sector salud y en el medio ambiente como material foto-catalítico y entre sus aplicaciones está, en la purificación del agua, contribuyendo a la reducción o eliminación de enfermedades o muertes que el agua contaminada causa a miles de personas diariamente en el mundo, en el sector salud, concretamente en odontología, en alargar la duración de los implantaciones dentales.