Estabilidad térmica de redes supramoleculares bidimensionales de puente de hidrógeno

L. J. CRISTINA; A. COSSARO; A. VERDINI; L. FLOREANO; J. FUHR; H. ASCOLANI; J. E. GAYONE

Encuentro; 98a Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina.; 2013

Una estrategia para producir redes supramoleculares en superficies es utilizar como bloques básicos a moléculas orgánicas que interactúen entre sí mediante enlaces direccionales no-covalentes. En tal sentido, uno de los bloques más versátiles son las moléculas con grupos carboxilos (-COOH). Estos grupos son muy interesantes para la formación de enlaces de puente de hidrógeno ya que poseen un carácter dual: el átomo de O del carbonilo (C=O) actúa como aceptor mientras que el grupo hidroxilo (-OH) actúa como dador, de manera que se forman dímeros interconectados. Un ejemplo es la molécula de ´acido tereftálico (TPA, C6H4(COOH)2), que consiste en un anillo bencénico aromático con dos grupos carboxilos ligados en posiciones simétricamente opuestas. En este trabajo estudiamos, mediante microscopía túnel en vacío y XPS de alta resolución, la molécula de TPA en la fase split p(2 × 2) de la aleación superficial Sn/Cu(001) correspondiente a un recubrimiento de Sn de 0.2 de monocapa. A temperatura ambiente, las moléculas se adsorben formando una red supramolecular estabilizada por puentes de hidrógeno. A su vez, los experimentos de XPS en función de la temperatura muestran que los enlaces de hidrógeno se mantienen hasta que se produce la desorción del 80% de las moléculas a T = 370K. A esta misma T se observa la aparición de grupos carboxilos deprotonados (carboxilatos), correspondientes a la fracción de moléculas que permanecen en la superficie. Este comportamiento indica que la formación de una red supramolecular de puente de hidrógeno inhibe la formación de carboxilatos sobre la fase split p(2×2): es necesario aumentar la T de la superficie de manera que los puentes de hidrógeno se rompan para que se produzca el proceso de deprotonación de las moléculas. Finalmente, de los experimentos de desorción térmica obtenemos una energía de desorción de 1.5 eV y un factor de frecuencia asociado muy alto (1019s−1), relacionado con un aumento de la entropía cuando se pasa de la fase adsorbida a la gaseosa. Este aumento de entropía se debe a que los puentes de hidrógeno son relativamente fuertes y direccionales, lo que resulta en que ciertos grados de libertad rotacionales y traslacionales estén inhibidos en la capa molecular adsorbida.