Adsorción de Dopamina sobre Grafeno

A.C ROSSI FERNÁNDEZ; CASTELLANI, N.J

Santa Fe

Encuentro; VII Encuentro de Física y Química de Superficies; 2016

Universdad Nacional del Litoral

Resumen:La detección de moléculas de interés biológico ha sufrido en los últimos años un notable avance debido a la incorporación de técnicas que utilizan materiales de elaboración nanotecnológica como nanopartículas semiconductoras, nanohilos semiconductores y nanotubos de carbono. En particular, para la detección de dopamina, importante neurotrasmisor del sistema nervioso central, recientemente se ha recurrido al uso de voltamgramas en electrólisis de alta resolución mediante electrodos basados en grafeno. En el presente trabajo se estudia la adsorción de dopamina neutra sobre la superficie de grafeno perfecta y con monovacancias mediante el paquete de cálculo VASP (Vienna Ab Initio Simulation Package) dentro del formalismo Density Functional Theory. La superficie se representó usando un modelo de ?slab? donde el grafeno se replica en la dirección normal a la superficie mediante un gap de 25 Å. En los cálculos se tuvieron en cuenta los efectos debidos a las interacciones de tipo vdW mediante el método de Grimme y mediante el método vdW-DF debido a Langreth y Lundquist. La supercelda de grafeno perfecto utilizada posee 50 átomos de carbono. Se consideraron diversos modos de adsorción de la molécula de dopamina resultando que los modos en que la molécula se dispone paralelamente a la superficie son más estables que en los que se dispone perpendicularmente. En el caso de la superficie de grafeno regular los valores de energía de adsorción y las distancias interatómicas son compatibles con una adsorción de carácter fisisortivo, pero en el caso de la monovacancia la interacción es más significativa debido a la presencia de una unión puente de hidrógeno en la que interviene un átomo de hidrógeno de uno de los hidroxilos de la dopamina. Estas interacciones atractivas deben competir con una importante repulsión covalente entre los orbitales pi del anillo de la molécula de dopamina y aquellos del grafeno. Se estudió la interacción adsorbato-substrato analizando la diferencia de densidades de cargas electrónicas con respecto a los fragmentos componentes, las energías electrostáticas involucradas y las densidades de estados de energía. Las interacciones de tipo no-covalente se analizaron mediante el método NCI, donde se pueden diferenciar las regiones predominantemente con enlace vdW y aquellas con enlace puente de hidrógeno.