Photoconductive behavior and structural analysis of copper oxide nanocomposites embedded in chitosan films

Abstract

El presente trabajo de investigación se centra en el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos utilizando tecnología de semiconductores extrínsecos, específicamente empleando una matriz de quitosano incrustada con nanopartículas de óxido de cobre (I) y óxido de cobre (II) (Cu2O y CuO). La síntesis de estos dispositivos de fotoconductancia implica la fabricación de nanocompuestos, donde las nanopartículas de óxido de cobre se dispersan uniformemente dentro de la matriz polimérica de quitosano. Este proceso incluye un control preciso del tamaño y la composición de las nanopartículas mediante tratamientos térmicos a diferentes temperaturas, con el fin de optimizar las propiedades de las películas resultantes. Las propiedades ópticas y estructurales de los nanocompuestos se caracterizaron utilizando espectroscopía UV-Vis y difracción de rayos X (XRD), revelando fases distintas de Cu2O y CuO dependiendo de la temperatura de calcinación. Se observó que el tamaño de las partículas aumenta con mayores temperaturas de calcinación, afectando los valores de la brecha de banda y las propiedades de absorción óptica de las películas. La fotoconductancia de las películas se midió utilizando un sistema de adquisición de datos (DAQ) diseñado específicamente, el cual demostró que las muestras calcinadas a temperaturas más altas (600 oC) exhibieron mejor fotoconductancia que aquellas calcinadas a temperaturas más bajas (350 oC). Además, el uso de filtros de luz (rojo, verde y azul) permitió un análisis detallado de cómo diferentes longitudes de onda afectan la respuesta fotoconductiva de los nanocompuestos. Los resultados indican que la fotoconductancia de las películas es altamente sensible al proceso de calcinación y la composición específica de los óxidos de cobre, lo que hace que estos materiales sean candidatos adecuados para aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos, especialmente en entornos donde la absorción de luz controlada y la fotoconductancia son cruciales. Esta investigación resalta la importancia de optimizar los procesos de síntesis y tratamiento térmico para ajustar las propiedades electrónicas de las nanopartículas de óxido de cobre incrustadas en una matriz polimérica biocompatible, demostrando su potencial en aplicaciones optoelectrónicas sostenibles.