Adsorción de nanopartículas de au sobre monocapas autoensambladas de alcanotioles

CALDERÓN C. A., COMETTO F. P., SÁNCHEZ E., ZAMPIERI G., ASCOLANI H., PATRITO E. M., MACAGNO V. A.

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y química inorgánica; 2009

Un aspecto fundamental en la generación de nanoestructuras es el control de la estructura y reactividad superficial con el objetivo de inducir diversos procesos de nanoestructuración. Las técnicas de síntesis y autoensamblado de moléculas permiten encarar la fabricación a partir de unidades elementales. Estas moléculas se ordenan sobre la superficie metálica o semiconductora impartiéndole propiedades fisicoquímicas específicas que dependen del grupo químico funcional que queda expuesto. Estos sustratos sirven como punto de partida para la construcción de estructuras más complejas, combinando diferentes unidades, como por ejemplo nanopartículas (NPs).Uno de los métodos utilizados para ensamblar NPs en estructuras bidimensionales es la inmovilización en la superficie por formación de enlaces covalentes sobre una monocapa autoensamblada (SAM). La ventaja de utilizar puentes moleculares para unir las NPs entre sí y de esta forma obtener un mayor control sobre la estructura, es que permiten alcanzar altas fracciones de volumen de metal en la multicapa sin llegar a crear una red conductora como en el negro de oro. Esto se evita usando moléculas puente como espaciadores entre las partículas individuales.El objetivo del presente trabajo es inmovilizar NPs (estructura bimensional) sobre una monocapa autoensamblada (SAM) de moléculas orgánicas, para utilizarlo como punto de partida en la construcción de nanoestructuras más complejas.La deposición de NPs sobre SAMs se realiza mediante la inmersión de una superficie de Au (111) modificada con alcanotioles (1-nonanotiol, C9T y 1,9-nonanoditiol, C9DT), en una suspensión de NPs. Por medio de voltamperometría cíclica se observa un aumento de la carga de desorción reductiva de la SAM de C9DT cuando se depositan NPs. Esto indica que se produce la adsorción por medio de enlaces covalentes, ya que el aumento de carga puede atribuirse a la ruptura del enlace S-Au entre los grupos tioles terminales y las NPs depositadas. Imágenes de AFM y STM muestran que si bien hay clusters depositados sobre la SAM, la densidad de los mismos es baja: se pueden encontrar NPs aisladas o islas compuestas por algunas NPs. Por espectroscopía de fotoelectrones (XPS) se puede determinar la diferencia entre una SAM de C9T y una SAM de C9DT, pero no se encuentran evidencias de la deposición de NPs sobre el electrodo. Esto puede deberse a que la cantidad de clusters depositados es muy baja para poder detectarlas.Se concluye que se produce la adsorción de NPs sobre la superficie en baja densidad aún en tiempos largos de inmersión. Esto podría deberse a una repulsión electrostática entre los grupos tioles terminales de la SAM (la suspensión tiene un pH básico por lo cual se encuentran desprotonados), y los agentes estabilizantes de las NPs, los cuales se encuentran cargados negativamente. Por lo tanto mediante estemétodo, logramos obtener una distribución no colapsada de NPs sobre una superficie modificada.