Adsorción de diferentes especies de dopamina sobre óxido de grafeno: un estudio DFT

L.A. MEIER; A.C. ROSSI; S.A. FUENTE; N. F. DOMANCICH; N.J. CASTELLANI; L.A. MEIER; A.C. ROSSI; S.A. FUENTE; N. F. DOMANCICH; N.J. CASTELLANI

Encuentro; VIII Encuentro de Física y Química de Superficies; 2018

Universidad Nacional de San Luis

Actualmente unode los métodos más utilizados para producir láminas de grafeno con finestecnológicos se basa en la reducción de óxido de grafeno (GO) mediante métodostérmicos o químicos. Las láminas de GO presentan en su superficiepredominantemente grupos epoxi e hidroxilo y en los bordes se encuentrantambién grupos carbonilo y carboxilo1. Entre los reductores químicosutilizados, se demostró que la dopamina actúa menos severamente que otros comola hidracina o NaBH42. En el presente trabajo se estudiateóricamente la adsorción de diferentes formas de la dopamina (DA): dopaminaneutra (NDA), dopamina zwitteriónica (ZDA), dopamina protonada (DAP) y dopaminadesprotonada (DADP), sobre una superficie modelo de GO con un grupo epoxi o ungrupo hidroxilo en el plano basal de este material. Los cálculos se realizaronen el marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT), empleando elprograma VASP (Vienna Ab-initio Simulation Program). Se incluyeron efectosdispersivos mediante el método DFT-D2 de S. Grimme. Las geometrías estudiadascorresponden a diferentes acercamientos de las especies de DA al grupo epoxi o al grupo hidroxilo del GO, aproximándosea través del anillo aromático, del grupo amino o de los grupos hidroxilos de lamolécula de DA. La adsorción resulta ser siempre exotérmica en el caso de ZDA yDAP, pero en el caso de NDA y DADP se observan estados de tipo endotérmico. Engeneral las moléculas de ZDA y DAP son mucho más reactivas que las de NDA yDADP. Cuando el grupo amino de ZDA o DAP está próximo al epoxi se produce laruptura de un enlace N-H y la formación de un hidroxilo superficial. Por otraparte el acercamiento del grupo amino de ZDA o DAP a un hidroxilo termina en laformación de una molécula de agua. Dicha molécula queda atrapada en lascercanías de ZDA o DAP desprotonadas, mediante la formación de uniones puentede hidrógeno. Si bien hay una importante contribución de fuerzas dispersivas enla estabilización de todas las moléculas, en el caso de ZDA y DAP la fuerza delenlace con la superficie es compatible con la presencia de una atracción coulombianaadsorbato-substrato, como consecuencia de una transferencia electrónica de lamolécula hacia el substrato. Referencias1.  Pei, S., Cheng, H. M. ?The reduction of graphene oxide? Carbon, Vol. 50, 3210-3228, 2012.2.   Hu, X. y col. ?Preparationand properties of dopamine reduced grephene oxide and its composites of epoxy? J. Appl. Polym. Sci., Vol. 131, 39754, 9pp, 2014.