Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Disciplina: | quimica |
| Título: | Uso de matrices nanoporosas como molde para la síntesis de nanopartículas/clusters metálicos. Aplicaciones a sensores y catálisis |
| Título alternativo: | Nanoporous matrices as a template for the synthesis of metallic nanoparticles/clusters. Applications to sensors and catalysis |
| Autor: | Peinetti, Ana Sol |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Química, Física de Los Materiales, Medioambiente y Energía (INQUIMAE)
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| Publicación en la Web: | 2017-06-09 |
| Fecha de defensa: | 2016-12-21 |
| Fecha en portada: | 2016 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Inorgánica, Química Analítica y Química Física |
| Director: | Battaglini, Fernando; González, Graciela Alicia |
| Consejero: | Jobaggy, Matías |
| Jurado: | Salvarezza, Roberto C.; Rivas, Gustavo; Wolosiuk, Alejandro |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | NANOPARTICULAS METALICAS; CLUSTERS ATOMICOS; MATRIZ POROSA; ARREGLO DE NANOELECTRODOS; CATALISIS; APTAMEROS; SENSORESMETALLIC NANOPARTICLES; ATOMIC CLUSTERS; POROUS MATRIX; NANOELECTRODES ARRAY; CATALYSIS; APTAMER; SENSORS |
| Tema: | química/química de los materiales
química/nanoquímica
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| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6122_Peinetti |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n6122_Peinetti.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n6122_Peinetti |
| Ubicación: | Dep.QUI 006122 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Peinetti, Ana Sol. (2016). Uso de matrices nanoporosas como molde para la síntesis de nanopartículas/clusters metálicos. Aplicaciones a sensores y catálisis. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6122_Peinetti |
Resumen:
El control del tamaño y el entorno de nanopartículas cumplen un rol fundamental en suspropiedades. Se han utilizado diversas técnicas para su síntesis y en su mayoría es necesaria laadición de especies estabilizantes para controlar el tamaño y evitar su aglomeración. La presenciade estas moléculas puede resultar un inconveniente para su posterior modificación y afectar sufuncionalidad. En este trabajo se presenta un método de síntesis basado en pulsos de corriente parala generación de nanopartículas (NPs) de oro, platino y níquel, dentro de una matriz nanoporosa dealúmina. El método permite la generación de NPs de diferentes metales con superficies activas,presentando una excelente respuesta a los procesos de transferencia de carga, ejemplificados con larespuesta electroquímica de diferentes especies, en particular, ferrocianuro. Se ha obtenido uncontrol del tamaño de las nanopartículas y de las características del sistema a través del uso denanoporos de distintos tamaños, distinta corriente de electrodeposición y de diferentesprecursores del metal; permitiendo la obtención de nanopartículas pequeñas (2-10nm dediámetro) y clusters atómicos metálicos. Se ha logrado optimizar las condiciones para prepararmateriales con la funcionalidad deseada. Estas nanopartículas confinadas en una matriz porosa actúan como un arreglo denanoelectrodos. Para lograr una descripción completa de la respuesta electroquímica de estossistemas, se ha desarrollado un modelo bidimensional para simular su comportamiento, el cualpermite entender las diferentes respuestas obtenidas por voltametría cíclica dependiendo de lascaracterísticas geométricas del sistema y la velocidad de barrido. Este modelo puede extenderse adistintos arreglos de micro y nanoelectrodos, como se demuestra en el trabajo. Los clusters metálicos formados por menos de 100 átomos presentan interesantespropiedades, diferentes a las nanopartículas, que los hacen muy buenos candidatos paraaplicaciones en catálisis. Se analiza la capacidad catalítica de los clusters de Ni y Au obtenidos,evaluándola a partir de la reacción de reducción de 4-nitrofenol y azul de metileno. Se obtuvieronvalores de constantes de velocidad de pseudo-primer orden mayores a las reportadas para NPssintetizadas en fase homogénea. Por otro lado, las nanopartículas de oro electrogeneradas en los nanoporos de alúmina conun tamaño controlado de 2nm fueron modificadas con aptámeros para la detección libre demarcadores, de moléculas pequeñas de relevancia biológica por espectroscopía de impedancia. Losresultados muestran que el uso de una superficie conductora confinada dentro de un entornoaislante puede ser muy sensible a cambios conformacionales de aptámeros, introduciendo unnuevo enfoque para la detección de moléculas pequeñas ejemplificada en este trabajo por ladetección directa y selectiva de adenosina monofosfato en la escala nanomolar. Este trabajodemuestra las ventajas de controlar la arquitectura en la escala nanométrica para obtener unasensibilidad adecuada.
Abstract:
Nanoparticles properties are determined by their size and environment. Differenttechniques have been used for their synthesis, most of them introduce a capping agent to avoid theagglomeration of nanoparticles and to control size. However, the presence of these molecules canbe inconvenient for further modification and can affect their functionality. The synthesis of metalnanoparticles (Au, Ni, Pt) by pulsed galvanostatic electrodeposition on nanoporous alumina ispresented here. The method allows the production of different metal nanoparticles withactiveuncapped surfaces. They present efficient electron transfer processes, exemplified here bythe electrochemical response of different species, in particular ferrocyanide. The NPs size and thesystem features can be controlled through the nanoporous diameter, the electrodeposition currentand different metal precursors; obtaining small nanoparticles (from 2 to 10nm diameter) andatomic metal clusters. Optimal conditions can be achieved to obtain materials with the desiredfunctionality. These nanoparticles, confined in a porous matrix, work as a nanoelectrode array. For acomplete description of the electrochemical response of these systems, a two-dimensional modelwas developed to simulate their behavior. This model allows understanding the different responsesobtained by cyclic voltammetry depending on the geometric properties of the system and the scanrate. The obtained results can be extended to different micro and nanoarrays, as it is demonstratedin this work. Metallic cluster, consisting of less than 100 atoms, present interesting properties that differfrom those of nanoparticles and make them good candidates for catalytic applications. The catalyticcapabilities of Ni and Au clusters are analyzed through the reduction reaction of 4-nitrophenol andmethylene blue. The obtained values of pseudo first rate constants are higher than those reportedfor NPs synthesized in homogeneous phase. As model system, gold nanoparticles electrogenerated in the alumina cavities with acontrolled size (2 nm) are easily modified with a thiol-containing aptamer for the label-freedetection of small molecules by electrochemical impedance spectroscopy. Our results show that theuse of a confined electrical conducting surface inside an insulating environment can be verysensitive to the aptamer conformational changes, introducing a new approach to the detection ofsmall molecules exemplified here by the direct and selective detection of adenosinemonophosphate at nanomolar concentrations. This work demonstrates the advantages of this novelnanometer scale architecture for signal enhancing.
Citación:
---------- APA ----------
Peinetti, Ana Sol. (2016). Uso de matrices nanoporosas como molde para la síntesis de nanopartículas/clusters metálicos. Aplicaciones a sensores y catálisis. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6122_Peinetti
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Peinetti, Ana Sol. "Uso de matrices nanoporosas como molde para la síntesis de nanopartículas/clusters metálicos. Aplicaciones a sensores y catálisis". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2016.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6122_Peinetti
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