Efectos de los parámetros del láser UV-VIS en las propiedades fisicoquímicas del grafeno inducido por láser
Autores: de la Roche, Jhonattan; Lubo-Mestanza, Carlos; Tenjo-Patiño, Laura; Lasso, Santiago; Ospina-Arroyave, Santiago; Mendoza, Sebastián; Alvarez-Mino, Lucero
Idioma: Inglés
Editor: Pontificia Universidad Javeriana
Año: 2025
Acceso abierto
Efectos de los parámetros del láser UV-VIS en las propiedades fisicoquímicas del grafeno inducido por láser
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Citaciones: Universitas Scientiarum Vol. 30
El grafeno inducido por láser (LIG) es una técnica versátil y escalable para la producción económica de dispositivos de detección similares al grafeno. Sin embargo, el rendimiento de estos dispositivos es muy sensible a los parámetros de grabado utilizados durante su fabricación. En este trabajo, variamos sistemáticamente la velocidad y la potencia del grabado láser para explorar su influencia en las propiedades físicas y electroquímicas de los electrodos LIG y lograr una baja resistencia, una alta porosidad LIG y una mayor sensibilidad para futuras aplicaciones de detección. Empleamos un láser de diodo UV-VIS montado en un sistema CNC (Control Numérico por Computadora) construido por nuestro equipo para grabar sobre láminas de poliimida. Nuestros resultados demostraron que los ajustes de potencia bajos y altos conllevaron un rendimiento deficiente de los electrodos debido al aumento de la resistividad y al daño estructural. Por el contrario, los electrodos fabricados con ajustes de potencia entre el 60 % (3 W) y el 80 % (4 W) de la capacidad máxima del láser, combinados con la velocidad operativa máxima, mostraron una morfología uniforme, alta conductividad y un comportamiento electroquímico reversible. En estas condiciones, los electrodos resultantes basados en LIG presentaron grafeno poroso en redes con asimetría direccional, con una relación ID/IG de aproximadamente 1,3, una resistencia laminar de 20 W/cuadrado y una corriente pico de 272,1 μA, junto con una relación Ipa/Ipc cercana a 1 en mediciones de voltamperometría cíclica, lo que sentó las bases para el desarrollo de sensores eficientes basados en LIG.
El grafeno inducido por láser (LIG) es una técnica versátil y escalable para la producción económica de dispositivos de detección similares al grafeno. Sin embargo, el rendimiento de estos dispositivos es muy sensible a los parámetros de grabado utilizados durante su fabricación. En este trabajo, variamos sistemáticamente la velocidad y la potencia del grabado láser para explorar su influencia en las propiedades físicas y electroquímicas de los electrodos LIG y lograr una baja resistencia, una alta porosidad LIG y una mayor sensibilidad para futuras aplicaciones de detección. Empleamos un láser de diodo UV-VIS montado en un sistema CNC (Control Numérico por Computadora) construido por nuestro equipo para grabar sobre láminas de poliimida. Nuestros resultados demostraron que los ajustes de potencia bajos y altos conllevaron un rendimiento deficiente de los electrodos debido al aumento de la resistividad y al daño estructural. Por el contrario, los electrodos fabricados con ajustes de potencia entre el 60 % (3 W) y el 80 % (4 W) de la capacidad máxima del láser, combinados con la velocidad operativa máxima, mostraron una morfología uniforme, alta conductividad y un comportamiento electroquímico reversible. En estas condiciones, los electrodos resultantes basados en LIG presentaron grafeno poroso en redes con asimetría direccional, con una relación ID/IG de aproximadamente 1,3, una resistencia laminar de 20 W/cuadrado y una corriente pico de 272,1 μA, junto con una relación Ipa/Ipc cercana a 1 en mediciones de voltamperometría cíclica, lo que sentó las bases para el desarrollo de sensores eficientes basados en LIG.