¿CUAL ES EL ROL TERMODINáMICO DE LOS SURFACTANTES EN EL CRECIMIENTO Y ESTABILIZACION DE NANOPARTICULAS?

EZEQUIEL P. M. LEIVA

Córdoba

Congreso; XVII CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUIMICA Y QUIMICA INORGANICA; 2011

AIFQ

En las últimas décadas, las características excepcionales de las nanopartículas (NP) han despertado gran interés en diversas comunidades científicas y tecnológicas. Las propiedades termodinámicas dependiente del tamaño de las NP, corresponden a unos de los tópicos más inquietantes en la investigación básica y aplicada. Existen numerosos métodos que permiten el control del tamaño de las NP metálicas. En los casos donde el crecimiento de las NP es mediado por una cupla redox, la identidad química de la especie redox y/o la relación entre la concentración del surfactante y del precursor, constituyen las principales variables [1]. En la actualidad, se ha dedicado mucho esfuerzo experimental en tratar de entender este fenómeno; sin embargo la disponibilidad de modelos que permitan conocer el efecto que cada una de las variables ejerce sobre el tamaño y la forma final de las NP es relativamente escasa. En trabajos previos [2-4], los presentes autores presentaron un modelo mecánico estadístico, que pretende abordar esta problemática. Este avance teórico permitió revelar nuevos comportamientos, los cuales no pueden ser predichos por las teorías clásicas de nucleación y crecimiento. En la presente exposición, presentaremos una generalización de nuestro modelo, tendiente a analizar la formación electroquímica de NP metálicas estabilizadas con surfactantes. El modelo tiene en cuenta la naturaleza del metal y del ligando, sus concentraciones, potenciales químicos, energía superficial y otros efectos involucrados en la baja dimensionalidad del sistema. La presente formulación permite la evaluación de los efectos de sub o sobresaturación del metal y la concentración del agente surfactante en forma independiente. Nuestro análisis demuestra que el potencial de deposición permite seleccionar un amplio rango de tamaños de las NP, pero una selección más fina puede ser llevada a cabo seleccionando las concentración de los agentes surfactantes. Presentaremos evidencia teórica que demuestra que en zonas de sobresaturación el control del tamaño de las NP está gobernado por leyes cinéticas. Así mismo, demostraremos que en zona de subpotenciales, el tamaño de las NP estabilizadas, está determinado por el mínimo global de la superficie de energía libre, abriendo la posibilidad de un verdadero control termodinámico. Utilizaremos simulaciones computacionales para ejemplificar los tópicos más relevantes de la presente formulación.