Influencia del grupo funcional en el comportamiento electroquímico de monocapas autoensambladas sobre oro

Abstract

Las monocapas autoensambladas (SAMs) son una agrupación ordenada de moléculas orgánicas que se unen a un sustrato, principalmente metálico, mediante enlaces químicos y de manera reversible. De esta forma se obtiene una lámina extensa con espesor molecular sobre dicha superficie. En las últimas décadas, la funcionalización de superficies de oro mediante SAMs se ha convertido en una herramienta muy versátil para modificar las propiedades superficiales a escala molecular de forma precisa. Esto ha supuesto un impulso en múltiples avances, incluyendo la electrónica molecular, la ingeniería de superficies, la nanoelectrónica y la nanobiotecnología. Un aspecto importante de las SAMs es el grupo terminal, que es quien determina la funcionalidad de la superficie. Por ello, es esta Tesis Doctoral, en primer lugar, se ha llevado a cabo la funcionalización de diferentes sustratos de oro con grupos funcionales de tres familias (etilenglicol, -NH2 y -COOH) con características distintivas. El método de formación consiste en la inmersión del electrodo de trabajo en la disolución del mercaptoderivado adecuado. A continuación, se ha realizado la caracterización de las SAMs mediante técnicas electroquímicas principalmente, como voltamperometría cíclica y espectroscopia de impedancia electroquímica. También, cuando ha sido necesario, se han usado técnicas de caracterización superficial como son la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) y las medidas de ángulo de contacto, para profundizar en el análisis estructural de estas capas. La investigación desarrollada en este trabajo contribuye a conocer, de una forma más amplia, la estabilidad que poseen estas SAMs en función del potencial y del pH de la disolución en contacto, los cambios en los valores de pK superficiales con respecto a los que las moléculas componentes muestran en disolución, la integridad de las películas frente a la conducción iónica y al bloqueo electrónico. La información estructural específica que se obtiene al usar electrodos de oro de diferente naturaleza permite estudiar el modo de anclaje de la especie al sustrato y, por último, mediante la simulación digital y ajuste de las curvas experimentales se pueden extraer los parámetros termodinámicos y cinéticos de la transferencia electrónica, comprobando así su mecanismo. La caracterización exhaustiva de las monocapas formadas permite afirmar su versatilidad en los diversos campos anteriormente mencionados.