Nanoestructuras : diseño y caracterización de superficies. Recubrimiento de metales activos

• Autores: Alassia, María Eugenia
• Año de publicación: 2009
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Lopez Teijelo, Manuel; Coronado, Eduardo Andres; Pierini, Adriana Beatriz; Vela, María Elena; Sereno, Leonides Edmundo
• Materia: Metales; Química de superficie; Fuerzas intermoleculares; Nanoestructuras; Fuerzas de van der waals; Compuestos de Oro; Electroquímica
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctor en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2009.
Fil: Alassia, María Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Las películas orgánicas de tioles alifáticos sobre superficies de oro han sido ampliamente utilizadas para estudiar la formación de monocapas autoensambladas. Partiendo del conocimiento sobre estos sistemas modelo, se han explorado diversos sistemas SAMs/sustrato promovido por las posibles y promisorias aplicaciones [1-4]. Desde entonces, las SAMs han sido preparadas sobre superficies metálicas diversas tales como oro, plata, platino y mercurio, utilizando compuestos de azufre, especialmente tioles, sulfuros y disulfuros como adsorbatos. Los alcanotioles son compuestos azufrados que contienen cadenas alquílicas de distinta longitud y que, debido a las interacciones laterales originadas en fuerzas de van der Waa!s, son capaces de formar películas compactas de gran estabilidad. Una ventaja de estas monocapas autoensabladas es la relativa facilidad con la que se forman, obteniéndose la deposición de una monocapa sobre un metal en cuestión de segundos o minutos. El protocolo comunmente empleado para preparar monocapas sobre metales es el método de inmersión, que consiste en sumergir un sustrato preparado adecuadamente en una solución diluida de tioles (etanólica o acuosa según el procedimiento específico) por un determinado tiempo, a temperatura ambiente. Este procedimiento es ampliamente utilizado y, de ser necesario, incluye etapas de limpieza, tratamientos químicos o electroquímicos yio control de potencial. En todos los casos, la estructura, velocidad de formación y calidad de la SAM obtenida es fuertemente dependiente de distintos factores experimentales que pueden afectar la estructura resultante, como son la elección del solvente, temperatura, concentración de adsorbato, potencial, tiempo de inmersión, pureza del adsorbato, concentración de oxígeno en solución y limpieza del sustrato [4]. Otra ventaja asociada a las SAMs basadas en tioles, es la alta afinidad del átomo de S por el metal y la fuerza del enlace formado. No menos importante es el grupo terminal del alcanotiol, ya que es el que queda expuesto al ambiente confiriéndole a la interfaz importantes propiedades. Este grupo puede ser por ejemplo un grupo alquilo (metilo, etilo, etc.), o el resto de una cadena insaturada (alqueno o alquino), o un grupo funcional como haluro, alcohol, carboxílo, amida, amina, etc., o un grupo aromático, por ejemplo fenilo. Por otra parte, el cuerpo de la molécula o cadena en el caso de un tiol, puede contener heteroátomos, grupos aromáticos, uniones no saturadas o fracciones de cadenas rígidas unidas a cadenas saturadas (con movilidad espacial). Usualmente, el cuerpo de la molécula promueve y organiza el autoensamblado según la importancia relativa de las interacciones laterales entre los adsorbatos [2]. Por otra parte, los clorosilanos con cadenas alquílicas largas también se autoensamblan sobre óxidos metálicos dopados como Sn02, silicio con una delgada película de óxido y Au con y sin óxido superficial, para formar películas orgánicas delgadas [2,12]. Del mismo modo, la generación de radicales alqueno sobre una superficie de silicio libre de óxido, resulta en la formación de una SAM densamente empaquetada en la cual el carbono metilénico está directamente enlazado a un átomo de silicio superficial [6-10]. El empleo de moléculas aromáticas para la formación de SAMs, introduce interacciones fuertes molécula-sustrato y molécula-molécula mediada por los anillos aromáticos. Además, los anillos aromáticos son más rígidos que las cadenas alquílicas por lo que pueden tener un alto impacto sobre la estabilidad de la estructura [3]. En el caso de emplear metales activos como sustratos para la formación de las SAMs, es necesario eliminar la capa de óxido nativo antes o durante el proceso de adsorción, ya que la formación de monocapas autoensambladas libres de defectos requiere que el sustrato esté libre de óxido. El empleo de tratamientos reductivos para producir superficies de Ni [11-21], Cu [2,22-24] y Fe [1,25] libres de óxidos, ha sido descripto en la literatura como parte del protocolo de adsorción. En el caso de Ag [2], no es necesario reducir previamente la superficie ya que el tiol reduce el óxido nativo y posteriormente se adsorbe. Las SAMs ofrecen una oportunidad única para profundizar la comprensión de los principios de autoorganización, relaciones estructura-propiedad y fenómenos interfaciales. La posibilidad de elegir el sustrato, el grupo de anclaje a la superficie y la cadena lateral. las convierte en excelentes sistemas para el estudio de los fenómenos que dependen de las interacciones intermoleculares, las interacciones moléculasustrato y molécula-solvente, que les confieren sus particularidades y que son las responsables de su versatilidad en relación a sus aplicaciones. Algunas de las aplicaciones más relevantes de las SAMs se resumen a continuación.
Fil: Alassia, María Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.