Estudio atomístico de nanosistemas metálicos y su interacción con moléculas orgánicas

• Autores: Olmos Asar, Jimena Anahí
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Mariscal, Marcelo M.; Leiva, Ezequiel Pedro Marcos; Patrito, Eduardo Martín; Coronado, Eduardo Andrés; Estrin, Darío Ariel
• Materia: Nanotecnología; Nanopartículas del metal; Simulación por computador; Nanoestructuras; Dinámica molecular
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctor en Ciencia Químicas) – Universidad Nacional de Córdoba, 2012.
Fil: Olmos Asar, Jimena Anahí. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
La nanociencia es un campo interdisciplinario que emergió en los últimos años y ha crecido vertiginosamente. A partir de la invención de nuevas herramientas para observar y manipular los átomos, como los microscopios de Efecto Túnel y Fuerza Atómica, los avances en la tecnología y la ciencia permitieron el pleno y fructífero desarrollo de esta disciplina en las últimas décadas. Sin embargo, podría decirse que el concepto de nanociencia nació en el año 1959, de la mano del físico estadounidense, y posterior merecedor del Premio Nobel, Richard Feynman, cuando promulgó en su discurso "there is plenty of room at the bottom". El desarrollo de este campo ha creado nuevos caminos de investigación en diferentes áreas de la ciencia y de la ingeniería, con la posibilidad de la generación de nuevos materiales, con características únicas. El término nanociencia se refiere al estudio y manipulación de objetos en la escala nanoscópica, es decir, de tamaños entre 1 y 100 nanometros (1 x 10 metros). Los conglomerados (clusters) o nanopartículas son agregados que pueden contener desde unos pocos hasta millones de átomos o moléculas. Pueden estar compuestos por átomos o moléculas del mismo tipo, o por dos o más especies diferentes[1]- Los, sistemas que se encuentran dentro del rango entre 1 y 50 nm tienen un tamaño intermedio entre las moléculas individuales y los materiales masivos, y exhiben propiedades electrónicas, ópticas, mecánicas y químicas únicas[2], las cuales dependen fuertemente del tamaño y la forma de la partícula[3], así como también de las interacciones entre las mismas, con los agentes pasivantes, si los hubiera, y con el entorno. En estos sistemas pequeños,los electrones externos pueden cruzar los límites entre partículas cercanas por efecto túnel. Los electrones móviles pueden oscilar colectivamente, dando como resultado una banda de resonancia plasmónica. Todos los efectos cuánticos ocurren cuando la longitud de onda de de Broglie de los electrones de valencia es del orden del tamaño de la misma partícula. Esto provoca que las bandas electrónicas casi continuas de los sistemas masivos se conviertan en niveles discretos en los sistemas nanoscópicos[4, 51. Por este motivo, las nanopartículas pueden presentar algo de carácter aislante debido a que, algunas veces, existe un vacío (gap) entre las bandas de valencia y de conducción, mientras que esto no ocurre en el material masivo. Como resultado, la conducción y otras propiedades pueden ser sintonizadas variando la temperatura, hecho que le confiere a las nanopartículas muchas aplicaciones en nanoelectrónica, fabricación de bio-sensores y catálisis, entre otras[6, 7]. Además, el modo de empaquetamiento atómico en NPs metálicas pequeñas juega un rol importante en la correlación entre estructura y propiedades[8, 91. Tal vez la característica más relevante de los materiales en la nanoescala es el hecho de que poseen una fracción importante de sus átomos en la superficie. Cuando el tamaño de la partícula decrece, su volumen disminuye de manera más rápida que lo que disminuye su superficie. Por lo tanto, hay un límite en el cual prácticamente todos los átomos del sistema son interfaciales. Esta alta' relación superficie/volumen confiere a los nanomateriales propiedades únicas, debido a que esos átomos en la superficie tienen un entorno diferente al de los átomos del interior y poseen interacción directa con el medio ambiente. Las simulaciones computacionales juegan un rol muy importante en el diseño y desarrollo de las nanoestructuras, permitiendo la exploración detallada de los procesos implicados en su formación y comportamiento, prediciendo sus propiedades físicas y químicas, información inaccesible, muchas veces, desde los experimentos, y brindando explicaciones para datos obtenidos en los laboratorios [10].
Fil: Olmos Asar, Jimena Anahí. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.