Grupo de Nanofotonica
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Item Application of a long-rangesweptsource optical coherence tomography-based scheme for dimensional characterization of multilayer transparent objects(2017-08-18) Morel, Eneas Nicolás; Russo, Nélida A.; Torga, Jorge Román; Duchowicz, A.N.This work presents the use of a recently develop edinter ferometric system based on the swept source optical coherence tomography (SS-OCT) technique, which allows the characterization of transparent and semitransparent multilayer systems employing a tunablefiber-optic laser with a coherence length suitable for achieving long-deeprange imaging (<10 cm). The inclusion of fiber Bragggratings in the system allow sit to perform a self-calibration in each sweep of the light source. Measurements carried out on cuvettes, ampoules, small bottles, and glass containers used in the pharmaceutic al industry are presented. The thicknesses of the walls and the distance between them were determined. Transparent and semitransparent objects of a multilayer type of different thicknesses were also measured. The configuration presented allow sextension of the measurement range obtainable with the usual OCT systems, demonstrating the potentiality of the proposed scheme to carry out quality control in industrial applications.Item Cabezal óptico compacto aplicado a la medición de vibraciones sin contacto(Cuarto Congreso Argentino de Ingeniería Mecánica – CAIM 2014, 2014) Aguilar, Andres; Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge RománEn este trabajo presentamos un cabezal óptico diseñado para medición de vibraciones basado en la señal de error de foco (SEF), la misma utilizada para leer datos en un cabezal láser de DVD o CD. El sistema fue diseñado con la motivación de obtener un dispositivo compacto y robusto, de bajo costo y pequeñas dimensiones, que pueda ser usado para medir múltiples puntos y sin contacto con la muestra. El CO presentado en este trabajo mide la posición absoluta entre el plano focal del sistema óptico y el punto iluminado en la muestra. Dado que la SEF es dependiente de la reflectividad de la superficie muestra es necesaria una calibración previa, por eso el sistema incorpora un actuador piezoeléctrico que le permite realizar calibraciones in situ y obtener medidas temporales de la posición. Con este esquema se midieron vibraciones con una amplitud de hasta 10 μm y una frecuencia de hasta 1 KHz. con una resolución espacial mejor que 0.5 micrones. Se presentan resultados experimentales en vibraciones de una superficie generadas con un sistema controlado por un elemento piezoeléctrico y en vibraciones transversales generadas en una barra metálica.Item Caracterización de recubrimientos obtenidos a partir de film líquidos por interferometría de baja coherencia.(2015) Sallese, Marcelo; Morel, Eneas Nicolás; Lunaa, Georgina; Tabla, Pablo; Torga, Jorge RománEn este trabajo se presenta la interferometría de baja coherencia como una técnica sin contacto para caracterizar recubrimientos obtenidos a partir de un film líquido depositado sobre distintos materiales. Nos referimos específicamente a recubrimientos poliméricos, barnices, pinturas y lacas entre otros, con la única condición de que sean transparentes o semitransparentes en la región del espectro electromagnético en el rango entre el visible y el infrarrojo lejano (400nm a 2000nm). La técnica permite la medición de espesor y homogeneidad del recubrimiento, o sea que puede ser utilizado como técnica de monitoreo del producto final o para estudio de su evolución temporal en el proceso de formación del film, por ejemplo en procesos de secado, polimerización o cambios estructurales. Se presenta una configuración experimental modular que puede ser adaptado a aplicaciones industriales, monitoreo en línea o sistemas de control de calidad. Se presentan mediciones en una muestra en base acuosa depositada sobre metal. Se muestran resultados en la medición de espesores, topografía de superficie y tomografía del materialItem Challenges on optical printing of colloidal nanoparticles.(2022-01-18) Violi, Ianina L.; Martínez, Luciana P.; Barella, Mariano; Zaza, Cecilia; Chvátal, Lukás; Zemánek, Pavel; Gutiérrez, Marina V.; Paredes, María Yanela; Scarpettini, Alberto Franco; Olmos-Trigo, Jorge; Pais, Valeria R.; Díaz Nóblega, Iván; Cortés, Emiliano; Sáenz, Juan José; Bragas, Andrea V.; Gargiulo, Julián; Stefani, Fernando D.While colloidal chemistry provides ways to obtain a great variety of nanoparticles with different shapes, sizes, material compositions, and surface functions, their controlled deposition and combination on arbitrary positions of substrates remain a considerable challenge. Over the last ten years, optical printing arose as a versatile method to achieve this purpose for different kinds of nanoparticles. In this article, we review the state of the art of optical printing of single nanoparticles and discuss its strengths, limitations, and future perspectives by focusing on four main challenges: printing accuracy, resolution, selectivity, and nanoparticle photostability.Item Characterization of reference standards for dirt by Laser Ablation Induced Photoacoustics (LAIP)(2009-07-23) Orzi, D.J.O; Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge Román; Ravigioni, A.N.; Bilmes, G.MMeasurements of surface cleanliness and dirt characterization are important problems in a wide range of processes in industry and production. Standard methods are in most cases cumber some laboratory procedures that must be performed out of the production lines. Instruments and methods for clean liness determination and dirt characterization require reference standards for calibration. For that purpose we built a possible dirt reference standard (DRS) made by films of graphite greases ubjected to heat treatment for mechanical stabilization. The DRS characterization was performed by Laser Ablation Induced Photoacoustics (LAIP). The measurement of the thickness of the films was made by low-coherence interferometry.Item Desarrollo de un equipo basado en un interferómetro de baja coherencia para medición de topografía y tomografía de materiales(2017) Sallese, Marcelo; Tabla, Pablo; Cerrotta, Santiago; Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge RománEste trabajo presenta los resultados de un proyecto del desarrollo de un equipo para realizar topografías y tomografías de materiales basado en una técnica óptica aplicado como ensayo no destructivo para la caracterización de superficies y determinación de volúmenes en el interior de materiales transparentes o semitransparentes. La técnica permite obtener imágenes 3D de alta resolución espacial, es apta para mediciones “in situ” y monitoreo en línea. Se muestran los avances en el diseño y construcción de un equipo a escala piloto basado en la técnica denominada tomografía óptica coherente en el dominio de la frecuencia. El equipo está constituido por un interferómetro en fibra óptica, un cabezal óptico, un sistema porta-muestra y un sistema de detección basado en un espectrómetro. El desarrollo de este equipo es un proyecto multidisciplinario y ha sido encarado tomando como prioridad el hecho de que varios de los elementos del sistema sean diseñados y construidos por investigadores de los laboratorios participantes. Se busca como objetivo principal que la tarea inicial de investigación se complemente con el posterior desarrollo tecnológico para obtener como resultado final un equipo que pueda ser utilizado por otros usuarios. Se describe la configuración desarrollada que incluye un novedoso dispositivo para alojar la muestra y realizar barridos controlados, el sistema de detección que utiliza sensores comerciales y también de diseño propio. Se muestran resultados obtenidos en la obtención de imágenes en distintos materiales.Item Determinación del llenado capilar en silicio poroso mediante interferometría de baja coherencia(2017) Sallese, Marcelo; Morel, Eneas Nicolás; Cencha, Luisa; Budini, Nicolás; Urteaga, Raúl; Torga, Jorge RománLa determinación de la dinámica de llenado capilar en estructuras nanoporosas y, en particular, del perfil de la fracción de llenado en el frente de mojado se ha propuesto como un posible método de caracterización de la distribución de poros de la estructura [1]. Así mismo, la dinámica de llenado en estructuras nanoporosas de morfología conocida permite realizar el estudio de propiedades de fluidos en condiciones de gran confinamiento espacial [2]. En este trabajo se propone determinar la dinámica de llenado capilar en estructuras de silicio poroso nanoestructurado mediante la técnica de interferometría de baja coherencia. El ingreso de un líquido dentro de la estructura porosa produce un incremento en el espesor óptico de la capa. La determinación del espesor óptico en función de la posición y del tiempo permite monitorear la dinámica de llenado capilar. El sistema empleado es un interferómetro de una sola rama que utiliza como fuente de luz un láser de gran ancho espectral (~100 nm, centrado en 800 nm), un sistema de fibra óptica y un espectrómetro como sistema de detección. La señal de interferencia se genera por la superposición de las reflexiones en las distintas interfaces de la muestra con una reflexión de referencia (Fig. 1a). A partir del análisis de esta señal es posible medir camino óptico recorrido por el haz al atravesar la muestra. Se determinó el llenado capilar de una muestra de silicio poroso de 30 micrones de espesor y 80% de porosidad utilizando alcohol etílico. La muestra fue sellada en su parte superior con un film de etil-vinil-acetato (EVA) mediante calentamiento controlado del termoplástico (Fig. 1b). Los resultados indican que la dinámica de llenado sigue un comportamiento tipo Washburn (����� ∝ ��������������� ) y se evidencia un ensanchamiento pronunciado del frente de avance (Fig. 1c) que se corresponde con la morfología de la estructura porosa.Item Determination of nanoscale mechanical properties of polymers via plasmonic nanoantennas(2020-06-02) Boggiano, Hilario D.; Berté, Rodrigo; Cortés, Emiliano; Maier, Stefan A.; Bragas, Andrea V.; Scarpettini, Alberto FrancoNanotechnology and the consequent emergence of miniaturized devices are driving the need to improve our understanding of the mechanical properties of a myriad of materials. Here we focus on amorphous polymeric materials and introduce a new way to determine the nanoscale mechanical response of polymeric thin films in the GHz range, using ultrafast optical means. Coupling of the films to plasmonic nanoantennas excited at their vibrational eigenfrequencies allows the extraction of the values of the mechanical moduli as well as the estimation of the glass transition temperature via time-domain measurements, here demonstrated for PMMA films. This nanoscale method can be extended to the determination of mechanical and elastic properties of a wide range of spatially strongly confined materials.Item Determination of Nanoscale Mechanical Properties of Polymers via Plasmonic Nanoantennas(2020-06-02) Boggiano, Hilario D; Berté, Rodrigo; Scarpettini, Alberto F; Cortés, Emiliano; Maier, Stefan A.; Bragas, Andrea V.Nanotechnology and the consequent emergence of miniaturized devices are driving the need to improve our understanding of the mechanical properties of a myriad of materials. Here we focus on amorphous polymeric materials and introduce a new way to determine the nanoscale mechanical response of polymeric thin films in the GHz range, using ultrafast optical means. Coupling of the films to plasmonic nanoantennas excited at their vibrational eigenfrequencies allows the extraction of the values of the mechanical moduli as well as the estimation of the glass transition temperature via time-domain measurements, here demonstrated for PMMA films. This nanoscale method can be extended to the determination of mechanical and elastic properties of a wide range of spatially strongly confined materials.Item Dimensional characterization of large opaque samples and microdeformations by low coherence interferometry(2020-01-25) Torga, Jorge Román; Morel, Eneas Nicolás; Russo, Nélida A.; Duchowicz, RicardoWe report on the application of an interferometric system based on the low-coherence interferometry technique to the dimensional characterization of large opaque mechanical parts as well as microdeformations experienced by them. The implemented scheme is capable of simultaneously measuring very small deformations and relatively large dimensions or thicknesses (several centimeters) of the sample. By applying the chirp Fourier transform algorithm, it was possible to measure changes in thickness with an uncertainty of 0.35 μm when a 7-cm-thick sample was measured. The measurement scheme was implemented in optical fiber, which makes it highly adaptable to industrial conditions. It employs a tunable light source and a Sagnac–Michelson configuration of the interferometric system that allows the thickness of the opaque sample and the topography of both faces to be obtained simultaneously. The developed system can be used to perform profilometry of opaque samples and to analyze the dimensional behavior of mechanical pieces in production lines or under mechanical efforts capable of introducing some deformations on them. This feature enables the system to perform quality control in manufacturing processes.Item Diseño y construcción de un módulo de microscopía de barrido por sondeo local y de un sistema de nanoposicionamiento de alta precisión para un microscopio multianálisis(2014) Martínez Reina, Hernán; Pujol, Miguel A.; Morel, Eneas Nicolás; Scarpettini, Alberto; Torga, Jorge RománEste trabajo presenta la técncia de interferometrá de baja coherencia orientada a la obtención de topografiá de superficies y tomografía de materiales. Se decribe la idea general, se presentan distintos esquemas experimentales y se muestran resultados obtenidos en distintos tipos de aplicaciones. Se pretende mostrar que esta técnica, todavía en etapa de laboratorio, puede ser en muchos casos una alternativa a las técncias convencionales o una solución a problemas por resolver, en el área de los ensayos no detructivos en materiales.Item Dual system increases the resolution of a low coherence interferometer system through a signal detector astigmatic focus(2015-10-29) Morel, Eneas Nicolás; Aguilar, Andres; Torga, Jorge RománLa interferometría de baja coherencia en el espacio de Fourier (OCT-FD) es una técnica que permite medir distancia con valores típicos de rango dinámico en el orden de 3 mm y resolución por debajo de los 10 µm. En este trabajo se propone combinar esta técnica interferométrica con una técnica que mide distancias utilizando la señal de foco astigmática, lo que permite llevar el límite de resolución a menos de 10 nm. Se muestra el esquema experimental armado con ambas técnicas y resultados experimentales en desplazamientos de una superficie muestra, controlada con un sistema piezoeléctrico realimentado con strain-gauge que hemos utilizado como sistema de referenciaItem Dual system increases the resolution of a low coherence interferometer system through a signal detector astigmatic focus(2015-10-29) Morel, Eneas Nicolás; Aguilar, Andres; Torga, Jorge RománThe low coherence interferometry in Fourier space (FD-OCT) is a technique to measure distance with typical values of dynamic range in the order of 3 mm and resolution below 10 microns. In this paper we propose to combine the interferometric technique with a technique that measures distances using astigmatic focus signal, allowing lead the resolution limit of less than 10 nm. The experimental scheme shown armed with both techniques and experimental results in displacement of a sample surface, controlled feedback system with a piezoelectric strain gauge which we have used as a reference system..Item Dynamic Detection of Thicknesses in Polymer Deformation Based on the Optical Coherence Interferometry Technique(2015-07-31) Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge RománWe describe the implementation of the optical coherence interferometry (OCT) technique in the dynamic measurement of the deformation of polymers. The experimental set-up of the interferometer system and the signal processing used are also described. Theories and methods for measuring polymer film thickness are presented and the results are shown. In this work, the technique does not account for the determination of the refractive index.The study found that the dynamic estimation of the thickness of thin polymer films is possible and very accurateItem Efficient method of arsenic removal from water based on photocatalytic oxidation by a plasmonic–magnetic nanosystem(2022-12-13) Paredes, María Yanela; Martínez, Luciana P.; Barja, Beatriz C.; Marchi, M. Claudia; Herran, Matías; Grinblat, Gustavo; Bragas, Andrea V.; Cortés, Emiliano; Scarpettini, Alberto F.Arsenic is one of the most toxic elements in natural waters since prolonged exposure to this metalloid can cause chronic damage to health. Its removal from ground-water remains one of the greatest environmental challenges to be addressed nowadays. Here, we present core-satellite hybrid nanostructures formed by plasmonic gold satellites supported onto magnetic iron oxides cores for sunlight-driven remediation of arsenic-containing water. Our experimental results show that the gold nanoparticles catalyze the oxidation of arsenic to much less toxic species and that - upon illumination - the generated heat and hot carriers further enhance the reaction rate. The iron oxides act as an arsenic adsorbent, enabling the complete removal of the catalysts and the adsorbed oxidized arsenic species through a magnet. We quantified the different catalytic contributions, showing that the plasmonic one is of the same order as the surface one. This work highlights the synergy between plasmonic catalysts and iron oxides for light-assisted water remediation.Item Estimación de frecuencias de señales interferométricas con redes neuronales(2023-09) Cerrotta, Santiago; Morel, Eneas NicolásUna vez adquirida la señal óptica de la técnica de interferencia de baja coherencia mediante un espectrómetro es necesario realizar un post procesado para encontrar la frecuencia de oscilación característica de la señal. Esta señal me brinda información morfológica (espesor, topografía, etc) de la muestra en estudio. En este trabajo se diseñan, entrenan e implementan Redes Neuronales Artificiales que permiten reemplazar herramientas convencionales en el procesamiento de señales oscilantes y en particular el cálculo de la Transformada de Fourier. Se analiza la precisión y los tiempos característicos de estas redes demostrando que son una opción viable para estimar frecuencias de señales oscilatorias.Item Extending low-coherence interferometry dynamic range using heterodyne detection(2020-08) Cusato, Leslie; Cerrotta, Santiago; Torga, Jorge Román; Morel, Eneas NicolásLow-coherence interferometry (LCI) technique is generating considerable interest in industrial applications where there is a need for larger measurements with high resolution. Conventional Fourier domain systems reach a limiting depth of around 3 mm, mainly due to the spectrometers used as detectors. In this work, we present an optical detection system that performs the Fourier transform of the LCI signals, based on a spatial heterodyne spectrometer. This device avoids the fall-off effect of the spectrometer, allowing to reach measurable optical depths of almost 5 cm without losing resolution. We describe the theory underlying this detection system and present experimental results which are in great accordance.Item Extensión del rango dinámico de la tomografía óptica coherente sensible a la fase(RAFA - Santa Fé, 2019-10) Torga, Jorge Román; Folgueiras, José; Morel, Eneas NicolásLa tomografía óptica coherente sensible a la fase (PhS-OCT), también conocida como microscopía de fase (SDPM), es una técnica que se basa en la medición de la fase en la señal de interferencia obtenida por tomografía óptica coherente (OCT). Es utilizada mayormente para seguir movimientos o deformaciones de un punto en la superficie o en el interior de un material cuando éste es sometido a una perturbación externa. Para esto se toman imágenes sucesivas de la tomografía de la muestra (A-scans) y se ve la evolución de la fase. Si bien esta técnica presenta algunas de las ventajas de la OCT con respecto a la localización espacial de la zona muestreada, su rango dinámico está limitado al valor de la longitud de onda central del espectro de la fuente de luz utilizada, debido a la ambigüedad en 2π. En este trabajo se presentan los fundamentos de la técnica, y el desarrollo de un método que busca ampliar su rango dinámico mediante el uso combinado de la fase y el módulo de la FFT de la señal de OCT. Para esto se utiliza un algoritmo de procesamiento de la señal de interferencia desarrollado con este fin. Se presentan resultados teóricos y experimentales del método propuesto.Item Fabricación y Caracterización de Sustratos Plasmónicos Basados en Nanobastones de Oro(2015) Scarpettini, Alberto; Gutierrez, MarinaSe fabricaron sustratos plasmónicos mediante el recubrimiento controlado de superficies de vidrio y películas delgadas de oro con nanobastones de oro. Estos sustratos nanoestructurados poseen resonancias ópticas en el rango visible e infrarrojo cercano del espectro electromagnético, y producen grandes intensificaciones de campo, llamados puntos calientes, en regiones muy localizadas de su superficie. El control de estas propiedades ópticas y la posibilidad de sintonizar la respuesta espectral de un sustrato son fundamentales para el diseño y construcción de sensores moleculares ultrasensibles y de sondas de microscopía óptica de altísima resolución. Se sintetizaron nanobastones de oro utilizando métodos de crecimiento mediado por semillas, con un preciso control de sus dimensiones finales. Se obtuvieron suspensiones monodispersas y con alta eficiencia. Se modificaron químicamente superficies de vidrio y películas de oro para adsorber nanobastones de oro. Se controló la densidad de recubrimiento superficial mediante el tiempo de inmersión de los sustratos en la solución coloidal. Se caracterizaron los sustratos fabricados mediante espectros de extinción e imágenes de microscopía electrónica. Se obtuvieron recubrimientos homogéneos con bandas de absorción dadas por el acoplamiento de las resonancias de los nanobastones con el material del sustrato.Item Fabry Perot detector for low coherence interferometry(2023-06) Cerrotta, Santiago; Torga, Jorge Román; Morel, Eneas NicolásSe proponen dos diseños teóricos de detectores de intensidad para distintas longitudes de onda basados en cavidades Fabry Perot para ser aplicados en la técnica de interferometría de baja coherencia en el dominio de las frecuencias (FD-LCI). Un detector axial unidimensional que consta de una cavidad variable con un fotodiodo y otro detector radial con cavidad fija y con un array lineal o cámara. Se demostró su factibilidad teórica realizando simulaciones de haces gaussianos propagándose a través de cavidades con diferentes características. Se optimizaron los parámetros para que los detectores estén centrados en 850 nm, con rangos de 60 nm y resolución por debajo del nanómetro para haces de 500 µm de cintura, condiciones típicas de las fuentes y detectores usadas en FD-LCI. Además, el diseño contempla la posibilidad de usarlos simultáneamente.
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