Diseño Y Obtención De Nanoarquitecturas Químicas: Síntesis Y Caracterización De Nanopartículas Metálicas Soportadas En Compuestos De Inclusión De Ciclodextrina
Los prodigiosos descubrimientos e invenciones de la Nanotecnología, especialmente en el área de materiales nanoestructurados que marcan el progreso realizado desde fines del siglo pasado a esta parte en todas las áreas de la actividad humana, han generado un inmenso interés en la comunidad científic...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2009 |
| País: | Chile |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.anid.cl:10533/227005 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/10533/227005 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Ciencias Naturales Ciencias Químicas Otras Especialidades de la Química |
| Sumario: | Los prodigiosos descubrimientos e invenciones de la Nanotecnología, especialmente en el área de materiales nanoestructurados que marcan el progreso realizado desde fines del siglo pasado a esta parte en todas las áreas de la actividad humana, han generado un inmenso interés en la comunidad científica y el público en general. Este gran interés se basa en los estados cuánticos de estos materiales, que son tamaño-dependientes, conduciendo a nuevas propiedades físicas y químicas, que difieren considerablemente del estado sólido y molecular. En especial, su ordenamiento estructural ha sido una motivación principal de estudio, debido a sus potenciales aplicaciones, como lo son la formación de películas delgadas auto-ensambladas y nanoestructuras de una y dos dimensiones (wires, scrolls, tubes, etc). El propósito de la presente Tesis, la cual ha conjugado dos áreas de investigación científica, “Química Supramolecular y Nanotecnología” ha sido el diseño, síntesis física y caracterización estructural de ordenamientos hexagonales de nanopartículas metálicas estables de cobre, plata, oro y paladio soportadas en complejos de inclusión de -ciclodextrina. El método físico utilizado, denominado “Magnetron Sputter Deposition DC” consiste en depositar átomos metálicos provenientes de un cátodo sobre un sustrato o blanco (complejo de inclusión). Mediante la aplicación de una diferencia de potencial, que genera un gas altamente ionizado, se desprenden átomos metálicos, los cuales son depositados selectivamente sobre el complejo, permitiendo obtener nanopartículas metálicas ordenadas hexagonalmente sobre planos cristalinos del sistema macromolecular. Estos nuevos sistemas los hemos denominado “Sistemas Supra-Nanomoleculares”. Finalmente, dichos sistemas se sometieron a un tratamiento térmico de alta temperatura (1000 °C), generando materiales metálicos de una- y dos dimensiones, los cuales fueron caracterizados por Microscopía Electrónica de Transmisión. Se sintetizaron y caracterizaron los siguientes complejos matriz-huésped: -ciclodextrina/1-octanotiol, -ciclodextrina/1-decanotiol, -ciclodextrina/1-dodecanotiol y -ciclodextrina/1-octilamina. Los complejos estudiados se caracterizaron por presentar columnas infinitas de la matriz (estructuras tipo canal), dentro de las cuales se albergan linealmente los huéspedes, quedando expuestos fuera del plano (001) los grupos funcionales tiol y amina. Estos grupos han permitido modular selectivamente la depositación de las nanopartículas. Por otra parte, estudios de Microscopía Electrónica de Barrido, han evidenciado el cambio de morfología de la -ciclodextrina, cuando interacciona con cadenas alifáticas para formar cristales hexagonales de complejos de inclusión. Una vez caracterizados los complejos, se procedió a su funcionalización, mediante la depositación selectiva de nanopartículas: oro, plata y paladio para el caso de -ciclodextrina/alquiltioles y cobre para -ciclodextrina/1-octilamina. A través de la caracterización de la Banda de Plasmón Superficial de cada nanopartícula metálica (10 nm de diámetro aproximadamente), fue posible determinar el tiempo óptimo de exposición de los microcristales supramoleculares al método físico utilizado en esta tesis. Los tiempos óptimos son 15 s, 40 s, 55 s y 60 s para oro, plata, paladio y cobre respectivamente. Los diámetros, distribuciones de tamaño, distancia ínter-partícula, morfología, naturaleza y selectividad de adhesión, fueron determinadas por medio de estudios de Microscopías electrónicas. Dichos estudios revelan el crecimiento epitaxial de las nanopartículas en el plano (001) del cristal, con tamaños promedios de 5 nm aproximadamente. Una investigación realizada a la -ciclodextrina pura interaccionando con oro muestra la obtención de estrellas de oro, las cuales se generan presumiblemente, por la cohesión del material metálico depositado sobre el sustrato, el cual se agrupa en un cierto porcentaje con estructuras canales hexagonales. Dicho ordenamiento es propicio para la nucleación del metal, generando así, las microestrellas. El método utilizado permitió la síntesis de una variedad de nanopartículas metálicas, depositadas hexagonalmente sobre un cristal supramolecular. Siendo precursores de materiales metálicos de una- y dos dimensiones, con potenciales aplicaciones en nanoelectrónica. |
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