- Quimisorción en superficies sólidas. Características generales
- Electrodos modificados con derivados sulfurados de las ciclodextrinas
- Monocapas cargadas. Aplicaciones
Quimisorción en superficies sólidas. Características generales.
El proceso de autoensamblaje en superficies sólidas con la formación de monocapas (self-assembled-monolayers) se define como el ordenamiento molecular, en dos o tres dimensiones, que ocurre a través de procesos espontáneos de quimisorción. Este fenómeno se origina en la interfase que existe entre una superficie sólida (p.e. una barra metálica) y una sustancia activa en disolución, que trae consigo la formación de bloques estructurales supramoleculares1,2 (figura 1).
Figura 1- Proceso de quimisorción sobre una superficie sólida, con formación de monocapas (self-assembled-monolayers).
La reacción química general que representa la quimisorción de un alcanotiol en una superficie de oro es considerada como una reacción de oxidación-adición del grupo tiol seguido de una posterior eliminación reductiva del hidrógeno, como se muestra en la ecuación siguiente:2
R-S-H + Au ® R-S-Au + ½H2
Estas monocapas muestran, en general, un óptimo grado de organización, compactación y estabilidad como resultado de los fuertes enlaces Au-S.3-5 A pesar de esto, se ha encontrado que en las monocapas pueden existir ciertos defectos de autoorganización, especialmente cuando la cadena carbonada es muy corta (figura 2).3
Además de los compuestos tiolados, se ha demostrado que otros tipos de compuestos sulfurados presentan la propiedad de autoensamblarse en superficies metálicas. Entre ellos están los tiocarbamatos6 y las tioureas.7,8 Como soportes sólidos se han estudiado otras superficies metálicas tales como plata,9 platino,10 cobre,11 y hierro.12
La posibilidad de caracterizar la estructura química, así como los defectos de las monocapas electródicas mediante métodos electroquímicos y espectroscópicos, ha sido un elemento de vital importancia para el desarrollo de sensores de reconocimiento molecular basados en procesos de quimisorción. En particular, los experimentos de desorción reductiva y las mediciones de impedancia permiten estudiar el grado de revestimiento de la monocapa y su permeabilidad. La caracterización electroquímica del recubrimiento electródico se puede complementar con diferentes técnicas espectroscópicas como, por ejemplo, la espectroscopia Raman superficial, la elipsometría o las mediciones de ángulo de contacto.12
Figura 2- Diagrama esquemático de una monocapa sobre electrodo de oro y algunos de los defectos más comunes.
Es evidente que la naturaleza de las moléculas adsorbidas le puede conferir al soporte determinadas propiedades que pueden ser útiles para construir determinados dispositivos. Los ejemplos más sencillos los tenemos en las monocapas de ácidos -mercaptocarboxílicos o de -mercaptoaminas, que pueden ser utilizadas como soportes iónicos o para reconocer iones de carga opuesta. Por su parte, las monocapas de alcanotioles de cadena larga se pueden emplear para inducir determinadas orientaciones en proteínas inmovilizadas que posean dominios hidrofóbicos.1
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