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  • UNLP - FCE - Lic. en Cs. Químicas
    Plan de Trabajo - Tesina - Sr. Gustavo Segovia

    Tema: ”Síntesis y caracterización de nanopartículas funcionalizadas de MOFs para el autoensamblado de films con micro y mesoporosidad controlada.”

    Alumno: Gustavo Segovia

    Nº de alumno: 58263/1

    Director: Dr. Matías Rafti (Investigador Adjunto - CONICET, JTP-DS FCE-UNLP)

    Co-Director: Dr. Omar Azzaroni (Investigador Independiente - CONICET, Prof. Adj. FCE-UNLP)

    Tutor: Dr. Agustin Picco (Ayudante Diplomado DS FCE-UNLP)

    Lugar de trabajo: Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas - (INIFTA)

    Jurado Propuesto: Dr. J. L. Vicente, Dra. V. Vetere y Dr. M. Rafti

    Jurado Suplente Propuesto: Dra. C. Vericat

    Introducción

    Los Polímeros Microporosos de Coordinación (Microporous Coordination Polymers - MCPs), también conocidos como Metal Organic Frameworks o MOFs son una clase relativamente nueva de material híbrido cristalino constituido por nodos metálicos (o clusters conteniendo metales) y linkers orgánicos. Aunque la naturaleza de las interacciones que posibilitan el ensamblado supramolecular en esta familia de compuestos es conocida desde hace mucho tiempo, sólo recientemente fueron reconocidos bajo una denominación distintiva y su estudio se ha ido profundizando desde entonces (Hoskins 1989, Yaghi 1998, Farha 2012, Stock 2012). Debido a la versatilidad que le otorgan la multitud de posibles combinaciones de centros metálicos y linkers orgánicos, un número siempre creciente de aplicaciones vienen siendo propuestas en la literatura. Entre las más importantes pueden enumerarse; la separación de mezclas (Bloch 2012, Li 2012, Cychosz 2010), su uso como catalizadores (Gascon 2014), aplicaciones en drug-delivery (Horcajada 2009), aplicaciones en electroquímica (Morozan 2012) o su uso en captura de gases de efecto invernadero (Sumida 2012, Férey 2011).
    Una estrategia adecuada para generar superficies ”inteligentes”, se basa en el uso de modificaciones ad-hoc destinadas a conferir determinadas propiedades de interés. Por ejemplo; la interacción selectiva con moléculas que posean una determinada propiedad física estructural (e.g., carga, tamaño, geometría) o funcionalidad químicas (Lu 2010), la liberación controlada de una carga molecular (Azzaroni 2006), o el aumento de la actividad catalítica (Rafti 2013). En particular, el ensamblado de films delgados de MOFs sobre superficies electroactivas confiere interesantes propiedades diferenciales al sistema, al tiempo que plantea nuevos problemas en cuanto a la manera de estabilizar química y mecánicamente dichos films (Zacher 2009, Shekhah 2011). Un parámetro importante a controlar en la síntesis de los films es el grado de percolación del sistema. Esto se debe a que aunque los MOFs poseen microporosidad estructural intrínseca, en la formación del film aparece también una mesoporosidad interparticular que depende del procedimiento seguido.
    El presente plan de trabajo apunta a estudiar un aspecto del problema arriba descripto; esto es, emplear la estrategia de modificación superficial de nanopartículas de MOFs, para ser utilizadas como unidades estructurales en la síntesis de films con micro/meso porosidad controlada.

    Objetivos

    Se propone realizar la síntesis de nanopartículas de MOFs funcionalizadas superficialmente con grupos tiol (-SH), de modo de conferir afinidad por sustratos de Au. En partícular se utilizará el MOF denominado ZIF-8, constituido por centros metálicos de Zn\({}^{2+}\) y linkers bidentados de 2-metilimidazol, dada su estabilidad en medio acuoso y su microporosidad intrínseca. Se busca estudiar la relación entre la microporosidad antes mencionada y la mesoporosidad resultante del ensamblado de las partículas de material depositadas sobre la superficie. Para controlar el tamaño y con ello la relacion entre micro y mesoporosidad, se utilizará un modulador que confiere la modificación superficial incluyendo al grupo tiol y actúa como controlador del tamaño, dicho modulador es la Cisteamina (2-aminoetanotiol).

    Actividades experimentales a desarrollar

    En una primera etapa se realizará la caraterización de la dinámica de crecimiento de los MOFs en el espacio del los parámetros concentración de los precursores y el modulador. Una vez determinadas las condiciones experimentales para sintetizar diferentes tamaños de nanocristales del MOF ZIF-8, estudiaremos el efecto del agente modulador cisteamina. La caracterización se llevará a cabo mediante dispersión de luz dinámica (DLS) y dispersión de rayos X a bajos ángulos (SAXS). Se verificará la presencia de grupos tiol en las nanopartículas mediante espectroscopía vibraciona