Estudios de propiedades y aplicaciones electroquimioluminiscentes de nuevos sistemas organicos

Abstract

En la presente Tesis se consolidó una técnica de estudio que no estaba desarrollada conanterioridad en el lugar de trabajo. Para ello, se diseñó y montó todo el equipamiento necesariopara la generación y detección de la electroquimioluminiscencia (ECL). El trabajo de Tesis sebasó en tres líneas diferentes, dos de ellas estuvieron relacionadas con el estudio y desarrollo denuevos materiales con capacidad ECL (clasificados como moleculares y nanopartículas) y laotra estuvo asociada a una aplicación analítica de la ECL Por un lado, como sistema molecular, se estudió un conjunto de colorantes derivadosdel núcleo difluoro-boroindaceno (BODIPY), modificados sistemáticamente con gruposdonores-aceptores de electrones en la posición 8 del núcleo BODIPY. Se logró demostrar queprincipalmente el comportamiento electroquímico y electroquimioluminiscente estáinfluenciado por la capacidad ?donor o aceptor de electrones? y por la distancia a la que seencuentra el sustituyente en la posición 8 del núcleo fotoactivo. Demostrando de este modo,que la variación de las características estructurales de estos colorantes permite modular suspropiedades redox y en consecuencia sus propiedades electroquimioluminiscentes. Estosestudios generaron conocimiento para diseñar estructuras con propiedades mejoradas ydemostraron que tienen potencial para su posible uso como marcadores ECL con propiedadesespecíficas y en dispositivos optoelectrónicos Por otro lado, como sistema nanoscópico, se sintetizó y caracterizó morfológica,estructural, química y fisicoquímicamente nanopartículas de carbono (CNPs). La exhaustivacaracterización estructural de las CNPs reveló que están constituidas por un núcleo grafiticorodeado por una capa amorfa de espesor variable. Tanto el interior como la capa exterior decarbono amorfo, se pueden describir como un material carbonoso con una mezcla de átomos decarbono con hibridación sp2 y sp3, que contienen baja cantidad de grupos funcionales derivadosde heteroátomos, tal como se esperaba a partir del método de purificación propuesto. Elcomportamiento optoelectrónico no se puede asociar a efectos de confinamiento cuánticorelacionado al tamaño y la forma de las nanopartículas, tal como se ha observado en otrossistemas reportados en la literatura. En este caso, todas las nanopartículas comparten unacaracterística común, la capa de carbono amorfo, y según el trabajo desarrollado durante estaTesis, esta particularidad parece jugar un papel importante en la determinación de suspropiedades optoelectrónicas El desarrollo de una aplicación analítica de la ECL se fundamentó en el potencial quepresenta la técnica para la detección de herbicidas, como por ejemplo el glifosato (GLY). ElGLY posee en su estructura un grupo amino capaz de funcionar como correactante decomplejos de rutenio. Los resultados demostraron la posibilidad de generar ECL utilizando elGLY como coreactante de Ru(bpy)3+2 y además, revelaron que existía una correlación linealentre la señal de ECL y la concentración de GLY demostrando la viabilidad de la técnica. Sinembargo, a causa de la formación de óxidos sobre la superficie del electrodo la señal ECLcarece de la estabilidad y sensibilidad necesaria para detectar los niveles de GLY establecidospor las normativas vigentes. En función de ello, se usó electrodos de Au modificados conmonocapas autoensambladas (SAMs) que poseían diferentes grupos terminales, con y sin carga Se concluyó que el electrodo modificado con SAMs binarias de CH3 1 COOH exhibía el mejordesempeño analítico y permitió optimizar considerablemente el sensor desarrollado. Enconsecuencia el mejoramiento de ciertos parámetros experimentales, como la superficie delelectrodo de trabajo, permitió desarrollar un método para detectar GLY sin previamodificación química.