Propiedades Fisicoquímicas de Películas Nanoestructuradas

Abstract

En el siguiente trabajo de tesis es presentado un método de Purificación Suave de Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiples y Dopados con Nitrógeno CNx. La técnica incluye un tratamiento hidrotérmico/ultrasónico del material en conjunto con otros tratamientos subsecuentes, incluyendo la extracción de compuestos poliaromáticos, disolución de partículas metálicas, exfoliación de bundles (ramilletes de CNT's), y dispersión uniforme. Este método en general evita protocolos oxidativos violentos que quemen (tratamientos térmicos) o funcionalicen (introduciendo grupos funcionales) a los nanotubos de carbono. En el capitulo 3 mostramos un cuidadoso análisis de cada paso del proceso de purificación y demostramos que esta técnica nueva es extremadamente eficiente, al caracterizar el material usando técnicas tales como microscopia electrónica de barrido SEM (Scanning Electron Microscopy), análisis de energía dispersiva de rayos-X EDAX (Energy Dispersive X-ray Analisys), microscopia electrónica de transmisión de electrones STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy), difracción de rayos-X XRD ( X-ray Diffraction), espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier en el método de reflectancia difusa DRFTIR (Diffuse Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy), y análisis termogravimetrico TGA (Termogravimetric Analisys).

Asimismo mostramos el Comportamiento Fisicoquímico en dos Dimensiones de Nanotubos de Carbono Dopados con Nitrógeno CNx, mediante la técnica de Langmuir-Blodgett (L-B) en las interfases aire/agua y aire/sólido. La técnica de L-B, permite variar la densidad superficial de nanotubos de carbono y medir sus isotermas de adsorción. La auto organización en la interfase aire/agua fue observada in-situ mediante la técnica de Microscopia de Angulo de Brewster BAM (Brewster Angle Microscopy), la cual en términos generales permite observar dominios microscópicos de películas con espesor molecular. En complementación las películas de CNT ́s fueron transferidas sobre substratos de mica y silicio modificado para ser analizadas mediante las técnicas de Microscopia de Fuerza Atómica AFM (Atomic Force Microscopy) y Microscopia Electrónica de Barrido SEM (Scanning Electron Microscopy), con el objetivo principal de determinar los arreglos nanoscopicos presentes. El espesor promedio de estas películas transferidas fue medido con la técnica de Elipsometría, junto con la reflectancia óptica en la región UV-vis, y los espectros Raman de varias regiones de las muestras.

Por último realizamos la detección de Acidos Nucleicos del λ-ADN mediante la técnica de Dispersión Raman Mejorada por la Superficie (Surface Enhanced Raman Scattering) mejor conocida como SERS, para lo cual aprovechamos las propiedades ópticas de los materiales nanoestructurados como los nanotubos de carbono, nano-partículas de plata, y películas electro depositadas de oro. Este trabajo mostró que de manera fácil es posible elaborar un biosensor, al aprovechar las propiedades ópticas excelsas de los materiales nanoestructurados junto con la espectroscopia Raman. Para lo cual depositamos dispersiones acuosas de los nanomateriales sobre silicio, para posterior a su secado, depositar soluciones de ADN a muy bajas concentraciones. Lo anterior se debe a que la meta de esta técnica es el poder detectar analitos a muy bajas concentraciones, ya que la mayoría de biosensores requieren grandes concentraciones de este, así como el uso de reactivos especializados y algún diseño experimental sofisticado que requiriese el uso de múltiples técnicas. Nuestros resultados muestran la facilidad de elaboración de este tipo de biosensor, así como también que tipo de material nanoestructurado ofrece la mayor intensidad de la señal Raman.