Caracterización estructural de Cdots mediante espectroscopia UV-Vis, IR, RMN y modelado DFT y TDDFT

ARROYAVE J.M.; AMBRUSI, R.E.; ROBEIN, Y.; PRONSATO M.E.; BRIZUELA, G.; DI NEZIO M.S.; CENTURIÓN M.E.

Corrientes

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica; 2021

Universidad Nacional del Nordeste

Introducción: Los puntos cuánticos de carbono (Cdots) han idocreciendo en popularidad gracias a sus propiedades fluorescentes,biocompatibilidad, baja toxicidad y gran estabilidad en medio acuoso, desde su descubrimientoen el año 2005. Los mismos se clasifican según su estructura, como nanodots decarbono (CNDs), puntos cuánticos de grafeno (GQDs) y puntos de polímero (PDs).Desde el año 2015, surgen los puntos de polímeros de carbono (PCDs), que tienenuna estructura híbrida que consiste en un pequeño núcleo de carbono rodeado depolímeros. En este trabajo se realizó la caracterización estructural medianteuna combinación de estudios experimentales y teóricos para la identificacióndel tipo de Cdots obtenidos en nuestro laboratorio a partir de una síntesisverde1.Metodología: Los Cdots se obtuvieron mediante un método Bottom-Upusando calentamiento por microondas y glucosa como precursor1.Posteriormente, se purificaron por filtración, diálisis y cromatografía encolumna. La caracterización se realizó por espectroscopía UV-Vis, IR y RMN 1D y2D de alta resolución. Desde el punto de vista teórico se realizaron cálculos delfuncional de la densidad (DFT) y funcional de la densidad dependiente deltiempo (TDDFT)1.Adicionalmente, a partir de los cálculos DFT, se obtuvieron las frecuencias enel límite armónico mediante dinámica de red para hallar los espectros IR teóricos.    Resultados y conclusiones: Los resultados experimentales obtenidos porRMN sugieren la presencia de dos monómeros que constituyen la estructura de losCdots como una estructura polimérica. Se observó un ácido carboxílico de cuatrocarbonos y se identificó otro monómero o molécula con la presencia de un grupoaldehído en su estructura (Figura 1).El análisis y la interpretación de los resultados experimentales sugieren lapresencia de Cdots del tipo PDs o PCDs, o una combinación de ambos. Los PDs secaracterizan por estar formados únicamente por estructuras poliméricas y lasPCDs por estar formados por un pequeño núcleo de carbono rodeado de estructuraspoliméricas. Los cálculos obtenidos por DFT y TDDFT dilucidaron estosresultados basándose en las predicciones teóricas de los espectros UV-Vis e IRde las estructuras detectadas experimentalmente. Según estos resultados, elplasmón observado en los espectros UV-Vis está relacionado con las transicionesπ-π* de las moléculas de un hidrocarburo aromático policíclico con pocosanillos aromáticos. Este tipo de moléculas probablemente constituyen el núcleode carbono de los Cdots, y son detectadas por la radiación UV-Vis transmitida através de la envoltura de los polímeros. Por su parte, el cálculo IR teóricomuestra que tanto los monómeros propuestos como la estructura del núcleo sonfundamentales para generar algunas de las bandas observadas experimentalmente.Por ello, los cálculos DFT y TDDFT realizados confirman la formación de PCDscomo se muestra en la Figura 11.La metodología empleada en este trabajo podría utilizarse para caracterizarestructuralmente otros tipos de Cdots con diferentes tipos de síntesis yprecursores, aspecto que es de crucial importancia, tanto desde el punto devista estructural como de una futura aplicación.1.       Arroyave,J.M., Ambrusi, R.E., Robein, Y., Pronsato, M.E., Brizuela, G., Di Nezio, M.S.,& Centurion, M. E. (2021). Applied Surface Science,564, 150195. Agradecimientos:  CONICET, Universidad Nacionaldel Sur y Universidad de Trieste.