Funcionalización selectiva de sistemas mesoporosos: hacia un diseño racional de sensores ópticos

JOSEFINA MORRONE; PAULA C. ANGELOMÉ; ANDRÉS ZELCER; M. CECILIA FUERTES

Encuentro; CaracterizAR 2020; 2020

Un tipo de sensores ópticos son las multicapas mesoporosas construidas a partir del depósito alternado de óxidos con diferente índice de refracción. Estas multicapas se comportan como cristales fotónicos unidimensionales (CFs) cuya respuesta óptica depende del medio donde se encuentran inmersos1. La respuesta no es específica, ya que cualquier analito que ingrese en los poros modificará el índice de refracción efectivo del medio, cambiando la señal óptica 2. Una estrategia para aumentar la selectividad de estos sistemas es la modificación superficial de los films con funciones orgánicas3.En este trabajo se presentan resultados de la funcionalización selectiva de films de sílice y circonia mesoporosas, que son las capas que componen los CFs de interés, como paso previo antes de evaluar los sistemas multicapa. Para derivatizar los films se utilizaron dihexadecil fosfato (DHDP), funcionalizante de metales de transición, y trimetilclorosilano (TMCS), que le imparte hidrofobicidad a la superficie de la sílice. Las muestras mesoporosas se construyeron por el método sol-gel acoplado con el autoensamblado de tensioactivos. Como primera etapa, se funcionalizaron monocapas mesoporosas de óxidos de silicio moldeado con CTAB (SC) y de circonio moldeado con Pluronic F127 (ZF), para luego continuar con bicapas obtenidas combinando ambos óxidos.Los cambios en la hidrofobicidad de los materiales se determinaron mediante el ángulo de contacto (AC); para la capa de sílice se obtuvo que el AC del SCTMCS es dos veces mayor que para el SC, mientras que en el caso del ZFDHDP, el AC pasa de 20° a 59°. Las porosidades accesibles a agua (PA) se obtuvieron por reflectometría de rayos X; en el sistema SC, pasa de 40% a 12% de PA, y para el ZF, de 30% a 26% luego de las derivatizaciones. A través de la toma de espectros FT-IR pudo determinarse la presencia de los grupos funcionales característicos del TMCS en la monocapa SC y de DHDP en el ZF. Además, por microscopía electrónica de barrido no se observaron cambios morfológicos. Estos resultados indican que la funcionalización de cada capa fue efectiva. En los sistemas bicapa, los resultados obtenidos concuerdan con los obtenidos en las monocapas. Los cambios en el AC para la capa superior SC es del doble al funcionalizar y su PA disminuye un 80%, mientras que al tener al ZF en la capa superior, el AC pasa de 25° a 52° y su PA varía de 29% a 23%.