Formación de nanoestructuras de Au y Ag por pirolisis de cristales de compuestos de inclusión de [gama]-ciclodextrina nanodecorados con nanopartículas

Abstract

Esta tesis doctoral consiste en el estudio de la formación y adhesión de nanopartículas de oro y plata sobre cristales de compuestos de inclusión (CI) de y-ciclodextrina (y-CD), utilizando alquiltioles y alquilaminas como huéspedes. Estos cristales supramoleculares presentan la característica que en una de sus caras sobresalen los grupos funcionales de las moléculas huéspedes, lo que da origen a una superficie preferencial funcionalizada. Nanopartículas de oro y nanopartículas de plata fueron adheridas sobre cristales de CI de y-CD con tioles y sobre cristales de CI de y-CD con aminas, respectivamente. Esta especificidad se debe a la afinidad que poseen los grupos funcionales con los metales respectivos. Las nanopartículas metálicas unidas a los compuestos de inclusión se obtuvieron a través de la técnica física de pulverización catódica en alto vacío (sputtering) y por método de reducción de sales metálicas utilizando la síntesis modificada de Turkevich. La técnica de pulverización catódica permitió la formación de nanopartículas de oro y plata de diferentes tamaños. Este método resultó ser fácilmente reproducible, sin requerir agentes estabilizantes para su conservación, pudiendo formarse directamente sobre las caras funcionalizadas del sólido cristalino. Las nanopartículas obtenidas por el método de reducción de sales fueron inmovilizadas sobre la superficie de los cristales mediante el reemplazo parcial del surfactante por el grupo funcional del huésped incluido, produciéndose una adhesión preferencial sobre los vértices de los cristales. En una segunda etapa se realizó un tratamiento térmico de los cristales conjugados con las nanopartículas. Este proceso condujo a la descomposición térmica del sustrato orgánico y fusión de las nanopartículas. Para el caso del sistema conjugado con oro se generaron nuevas nanoestructuras metálicas de geometría cuadrada, cuando se utilizó el método de pulverización catódica, У nanoestructuras tipo aguja cuando se utilizó el método de reducción de sales. Estas nuevas nanoestructuras poseen una morfología que es dependiente de la superficie funcionalizada, de la densidad de las nanopartículas adheridas y de las zonas preferenciales de conjugación. La descomposición térmica de cristales conjugados a nanopartículas de plata condujo a la formación de nanoestructuras mayores, con morfología irregular, debido a la labilidad de la unión plata-amina.

This doctoral thesis consists in the study of formation and immobilization of gold and silver nanoparticles onto inclusion complex crystals surface of y-cyclodextrin with alkyl thiols and alkyl amines as guests. These supramolecular crystals have the characteristic that guest molecule functional group are directed upon the surface in one of their faces, which lead to a functionalized preferential surface. Gold and silver nanoparticles were immobilized on the surface of y-CD:alkylthiol and y-CD:Alkylamine crystal surfaces respectively. This specificity is due to the affinity of the guest functional group with their respective metal. Metal nanoparticles fixed on the supramolecular crystal surface where obtained by the physical technique of high-vacuum magnetron sputtering and by metal salt reduction in a modified Turkevich procedure. The High-vacuum magnetron sputtering technique allowed the formation of gold and silver nanoparticles of different sizes. This method proved to be easily reproducible, without requiring stabilizing agents for nanoparticles conservation, being able to form directly on the functionalized faces of the crystalline solid. Nanoparticles obtained by the salt reduction method were immobilized on the surface of the crystals by partial replacement of the surfactant by the functional group of the included guest, producing a preferential adhesion on the vertices of the crystals. In a second stage a thermal treatment of the crystals conjugated with the nanoparticles was made. This process led to thermal decomposition of the organic substrate and melting of the nanoparticles. For the case of the gold-conjugated system, new metallic nanostructures of square geometry were generated, when the direct formation by magnetron sputtering method was used, and needle-type nanostructures were generated when the salt reduction and fixation method. These new nanostructures have a morphology that is dependent on the functionalized surface, the density of the adhered nanoparticles and the preferential zones of conjugation. The thermal decomposition of silver nanoparticles conjugated crystals led to the formation of larger nanostructures, with irregular morphology, due to the lability of the silver-amine bond.