Evaluación de la difusión de colorantes en películas delgadas mesoporosas expuestas a atmósfera de humedad variable utilizando Espectroscopía de Molécula Única

ZAMBRANO, ISKRA; HODAK, JOSE; GONZALEZ SOLVEYRA, ESTEFANIA; SOLER-ILLIA, GALO J. A. A.

Encuentro; XXI Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados (NANO 2022); 2022

La posibilidad de crear materiales de porosidad y funcionalidad controlada en la nanoescala ofrece un enorme potencial para aplicaciones. Sin embargo, para aprovechar estos sistemas es necesario dominar el flujo de moléculas a través de sus sistemas de poros. Por ello, en este estudio nos enfocamos en comprender los procesos de transporte de este tipo de sistemas por medio de sondas fluorescentes dentro de los poros. Para este fin, se sintetizaron películas mesoporosas de óxido de titanio (TiO2) combinando la síntesis de óxidos por química sol-gel con el Auto Ensamblado Inducido por Evaporación (AEIE) de tensioactivos, que actúan como moldes de poro [1].Para acceder a un estudio detallado de los procesos de transporte se utilizaron métodos ópticos de fluorescencia de moléculas individuales. Se caracterizaron los fenómenos de difusión en nanoporos mediante mediciones de tiempos característicos de difusión por medio de Espectroscopía de Correlación de Fluorescencia (FCS), tal como se esquematiza en la Figura 1. Estos experimentos fueron realizados con rodamina-B y sulforodamina-B como sondas fluorescentes catiónica y aniónica. Las matrices mesoporosas ópticamente transparentes fueron depositadas sobre sustratos de vidrio.Las sondas fueron incorporadas en las películas mesoporosas utilizando una cámara a 99% de humedad, garantizando saturación de agua en el sistema de poros. Los parámetros de interés en estos experimentos son la humedad en equilibrio con los films así como también la fuerza iónica dentro de los poros. Por lo tanto las mediciones se realizan a valores de humedad controlada y la sonda es introducida en solución de fuerza iónica ajustada mediante la concentración de NaCl. Para variar la humedad se construyó un dispositivo de flujo de aire con humedad controlada. En esta etapa, realizamos una caracterización del sistema óptico, y experimentos de recuperación de fluorescencia después del fotoblanqueo (FRAP) y FCS. Los resultados muestran que la sonda positiva tiende a quedar inmovilizada en los poros mientras que la sonda negativa posee mayor movilidad. El análisis de correlación de fluorescencia sugiere que el coeficiente de difusión de las sondas positivas es menor que 2x10-10 cm2/s, mientras que para la sonda negativa este parámetro es de 9.1x10-9 cm2/s, ambos medidos a 100 mM de NaCl. REFERENCIAS 1. Soler‐Illia, G. D. A., & Innocenzi, P. (2006). Mesoporous hybrid thin films: the physics and chemistry beneath. Chemistry?A European Journal, 12(17), 4478-4494