Estudio de la agregación de colorantes en películas mixtas ultrafinas

Abstract

Uno de los objetivos de la química supramolecular ha sido y sigue siendo el desarrollo de métodos o estrategias para construir películas orgánicas ordenadas en estructuras bien definidas y de gran extensión. A escala nanoscópica, las propiedades físicas de estos sistemas moleculares se determinan mediante las relaciones entre su composición química, estructura y la organización de los materiales utilizados. En particular, cuando las moléculas que forman esos sistemas tienden a la agregación, también se ven afectadas sus características moleculares. De hecho, las consecuencias más importantes de la agregación molecular de colorantes orgánicos no son sólo los cambios químicos que se producen, sino principalmente los cambios detectados en las propiedades ópticas de las unidades cromóforas que interactúan entre sí. Ante este hecho es necesario buscar nuevas estrategias para la construcción de estructuras bi-dimensionales bien definidas en superficies (interfases) donde se facilite el control de la organización de los componentes de esos bloques moleculares. En este marco, la interfase aire-agua se constituye como interfase modelo donde la organización lateral es controlada mediante la preparación de películas delgadas. En estas películas ultrafinas mixtas, se seleccionan los componentes sobre la base de la formación de interacciones atractivas entre ellos, estableciendo la conexión lateral entre los mismos a través de la auto-agregación de los colorantes. Una estrategia para lograr esta conexión lateral es establecer un balance adecuado entre el tamaño de los grupos hidrofóbicos y los grupos polares. En este contexto mediante ciertos métodos experimentales se pueden formar películas con propiedades estructurales y ópticas bien definidas compuestas por mezclas de colorantes y lípidos. De esta forma, se preparan películas delgadas mixtas mediante el método de Langmuir en la interfase aire-agua y los métodos Langmuir-Blodgett (LB) y Langmuir-Schaeffer (LS) sobre soportes sólidos. Dichas películas mixtas están formadas por lípidos, tales como ácido 1,2-dimiristoil-sn-glicero-3-fosfato DMPA, ácido esteárico SA, y colorantes de carga opuesta como acridinas, cianinas y derivados de las cianinas, cuya estructura molecular les confiere un comportamiento anfifílico (cadenas alquílicas hidrófobas, grupo polar hidrofílico). Para poder estudiar y caracterizar estas películas delgadas mixtas es necesario disponer de técnicas que nos aporten información tanto de la organización de la parte polar, como de las cadenas alquílicas. No obstante, la mayoría de las técnicas de caracterización de monocapas Langmuir están centradas en el estudio y organización de las cadenas alquílicas que conforman el sistema, como la Espectroscopía infrarroja de absorción-reflexión con modulación de polarización (PM-IRRAS) , la técnica de Difracción de rayos X de incidencia rasante (GIXS) y la técnica de Reflectividad especular de rayos X (XRR), siendo más escasas aquellas que proporcionan información directa de la organización del grupo polar. Por todo ello es necesario desarrollar técnicas ópticas como la Microscopía de ángulo Brewster (BAM) y espectroscópicas como la Espectroscopía de Reflexión UV-visible bajo ángulo variable y luz polarizada (RAV) con el objetivo de obtener información útil acerca de la organización de las unidades moleculares que conforman la región polar y el uso de otras técnicas complementarias (fluorescencia, dicroismo circular), que aumenten el abanico de potenciales aplicaciones de estas películas. Por otra parte, es importante resaltar la utilización de técnicas de simulación en ordenador, así como el desarrollo de modelos teóricos y matemáticos en el sentido de validar y complementar los datos obtenidos experimentalmente.