Nuevo potencial semiempírico para describir la interacción molécula-sustrato. Aplicaciones a la pasivación de nanopartículas

JIMENA A. OLMOS ASAR; MARTÍN LUDUEÑA; MARCELO M. MARISCAL

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

En los últimos años, el estudio de la interacción de nanopartículas (NPs) metálicas con moléculas orgánicas ha tenido un gran  desarrollo, debido a las amplias aplicaciones que están teniendo las mismas en áreas muy variadas como la bio-medicina, la catálisis  y la óptica.   Es bien conocido que las NPs de oro se unen fuertemente con moléculas orgánicas con un grupo terminal tiolato (RS-) formando monocapas auto-ensambladas sobre su superficie. Recientes estudios experimentales demostraron que dicho enlace  molécula-sustrato genera un alto desorden superficial. Actualmente están comenzando a utilizarse como pasivantes  moléculas con un grupo terminal amino. Se sabe que este enlace (a través del grupo RN-) es mucho más débil que la interacción S-Au. Por otro lado, los potenciales semiempíricos existentes para estudiar las interacciones molécula-metal son de a pares, y no logran  describir de manera correcta la complejidad de los enlaces. En el presente trabajo compararemos las estructuras obtenidas al pasivar NPs de Au con tioles y aminas desde una perspectiva  teórica, analizando sitios y energías de adsorción, así como estudiar la dependencia del grado de cubrimiento con el tamaño del core  metálico. La metodología utilizada fue la técnica de Dinámica Molecular, y para la descripción de los enlaces S-Au y N-Au se  desarrolló un nuevo potencial semiempírico basado en cálculos bajo el formalismo del Funcional de la Densidad. La principal  característica de dicho potencial es que depende de los órdenes de enlace de los átomos que participan en la interacción, y permite  describir el enlace de forma más realista. Los resultados obtenidos muestran que con ambos pasivantes se obtienen monocapas autoensambladas sobre las NPs debido,  principalmente, a las interacciones de van der Waals entre las cadenas carbonadas de las moléculas orgánicas. Sin embargo, se notan  fuertes diferencias en cuanto a la estructura final de las NPs. En el caso de las NPs recubiertas con tioles, se observa un alto  desorden superficial, mientras que la pasivación con aminas es mucho menos agresiva para la superficie metálica.