Películas delgadas mesoporosas polímero-inorgánico : uso del confinamiento como herramienta de diseño de nanoarquitecturas híbridas

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2018-07-24

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

MATERIALES HIBRIDOS - MATERIALES RESPONSIVOS - ENSAMBLADO CAPA POR CAPA - INFILTRACION DE POLIELECTROLITOS - BRUSHES POLIMERICOS - PELICULAS DELGADAS POROSAS - HIDROGELES - TRANSPORTE DE SONDAS ELECTROQUIMICAS - HYBRID MATERIALS - RESPONSIVE MATERIALS - LAYER BY LAYER ASSEMBLIES - INFILTRATION OF POLYELECTROLYTES - BRUSHES - HYDROGELS - MESOPOROUS THIN FILMS - TRANSPORT OF ELECTROCHEMICAL PROBES - LAYER BY LAYER ASSEMBLIES - INFILTRATION

Descripción:

La manipulación de procesos químicos y físicos en geometrías nanoconfinadas, ej.: nano- ó mesoporos, ha comenzado a ser utilizada por la comunidad científica como una estrategia para crear nuevos materiales. En espacios confinados de dimensiones comparables al tamaño de las moléculas, estas interactúan fuertemente con las paredes del poro. Este es un hecho con consecuencias remarcables en las propiedades químicas y físicas de las moléculas adsorbidas en nano y mesoporos, que presentarán estructuras y rasgos dinámicos con diferencias marcadas a las observadas en ausencia de confinamiento (“bulk” phase). Estas peculiaridades se hacen aún más evidentes cuando el tamaño del poro disminuye y la interacción de las moléculas con las paredes del poro desempeña un rol predominante. La combinación de óxidos mesoestructurados (como plataformas robustas) y arquitecturas macromoleculares (como bloques de construcción funcionales) ha permitido el desarrollo de nuevos materiales híbridos altamente funcionales. La incorporación precisa de elementos activos en redes tridimensionales de dimensiones nanométricas representa el punto central del diseño racional de ensamblados híbridos orgánico-inorgánico “hechos a medida” para diferentes aplicaciones específicas. Tales materiales serían de suma importancia en una gran variedad de aplicaciones tecnológicas, tales como optoelectrónica, catálisis, biosensado ó separaciones moleculares, entre algunos ejemplos. Se plantea como eje de la investigación la convergencia de elementos y herramientas provenientes de la química sol-gel, supramolecular y macromolecular con el fin de estudiar nuevas alternativas para el desarrollo de materiales mesoporosos avanzados con un control preciso de la densidad y la localización espacial de los grupos funcionales. Los óxidos mesoporosos son materiales que presentan poros monodispersos (de tamaños de entre 2 y 50 nm) altamente ordenados, de elevada área específica (100 - 1000 m2/g). Se sintetizan mediante la combinación de dos procesos: reacciones sol gel, que dan lugar al material inorgánico, y autoensamblado de moléculas anfifílicas, que actúan como molde de los poros. Las películas (films) mesoporosas, utilizadas como matriz, poseen diferentes propiedades que pueden ser seleccionadas específicamente de acuerdo a la química del material que los compone (sílice, titania o zirconia u óxidos mixtos), su mesoestructura (grado de porosidad, tamaño de poro y cuellos) o cristalinidad. Su cuidadosa selección estará supeditada al fin último que se desee buscar en estos materiales, ya sea liberación controlada de drogas, celdas de combustible, comportamiento fotovoltaico, etc. Partiendo de estas estructuras se han explorado nuevos enfoques para generar materiales híbridos mesoestructurados polímero-inorgánico con propiedades funcionales específicas. Mediante técnicas de electropolimerización, polimerización iniciadas desde la superficie (“grafting-from”) y “grafting to” (ej. ensamblados capa por capa, hidrogeles) se ha logrado alcanzar un control de la localización de arquitecturas macromoleculares en entornos nanoconfinados o en la superficie del film. La integración sinérgica entre los bloques de construcción y su distribución espacial darán al sistema características únicas en el diseño de nuevos materiales. De esta manera se alcanzan membranas mutltirresponsivas, multiselectivas o responsivas y selectivas cuyas capacidad de selección y respuesta puede ser modulable en intensidad ante diferentes estímulos físicos, químicos y biológicos. En particular se han explorado variaciones en el trasporte de especies moleculares en presencia de analitos específicos así también como variaciones en la configuración polimérica ante estímulos como temperatura y pH. Se ha tomado ventaja de efectos estéricos y de carga tanto para la modificación de las membranas como para manipular la selectividad a iones y moléculas. En resumen, la presente tesis se enfoca en el diseño y la nanoconstrucción de películas delgadas híbridas con propiedades funcionales bien definidas y potenciales aplicaciones nanotecnológicas.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6484_Alberti