Estudio Teórico de Adsorción y Oxidación de Indol sobre Grafeno

DANNA VILLCA CENTELLAS; MARIANA ISABEL ROJAS

Río Bamba

Congreso; II Congreso Internacional de Química del Ecuador: ?Química para la vida y la sociedad" (II-CI QE); 2022

Mediante simulaciones atomísticas de primeros principios empleando el código Quantum ESPRESSO, se busca contribuir al desarrollo de (bio)sensores de base carbonosa para la detección y cuantificación de indol. Para lo cual, es necesario que el indol se adsorba y se oxide sobre la superficie de electrodo de trabajo. La molécula de indol es una amina heterocíclica aromática, se adsorbe en posición paralela a la superficie de grafeno mediante interacciones van der Waals y electrostáticas, con una energía de adsorción de -0,97 eV. Esta importante energía de adsorción sugiere que al poner la lámina de grafeno en contacto con soluciones de 0,1 a 100,0 µM de indol, se dé un cubrimiento de la superficie impulsado por el potencial químico de la solución. En una primera aproximación, se asume que no hay interacción entre moléculas adsorbidas y mediante la isoterma de adsorción de Langmuir se estima el cubrimiento de la superficie. Se alcanzan cubrimientos hasta de 0,90 dentro del intervalo de concentraciones estudiados. En la cuantificación de indol, se relaciona la corriente debida a la reacción de oxidación de indol (ROI) con la concentración del analito en solución. Para estudiar la ROI, se proponen diferentes mecanismos y se optimizan los caminos de mínima energía empleando el algoritmo de la banda elástica (NEB). Se determinaron las energías de activación de cada una de las etapas. Finalmente, en la aproximación de campo medio se simuló el voltagrama correspondiente al ROI. Estos estudios son preliminares, sin embargo contribuyen a la comprensión de los procesos que ocurren en superficie, involucrados en la detección y cuantificación de indol.