Estudio del proceso de agregación de polímeros dendríticos en solución mediante microscopía de fuerza atómica

ELIANA D. FARÍAS; MARIO C. G. PASSEGGI (H); VERONICA BRUNETTI

Congreso; V Congreso Argentino de Microscopía SAMIC 2018; 2018

Sociedad Argentina de Microscopia SAMIC

La agregación de moléculas aromáticas en solución es un proceso conocido desde hace mucho tiempo [1] y adquiere especial relevancia al evaluar la nanoestructuración superficial durante un proceso de adsorción. El objetivo de este trabajo fue evaluar indirectamente los procesos de agregación en solución siguiendo los cambios en la morfología de una superficie de grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) modificada por adsorción física con dendrones nitroaromáticos (ver esquema del dendrón en la figura). La preparación de la superficie modificada comprende una primera etapa de incubación en solución donde ocurre espontáneamente el proceso de fisisorción [2], posteriormente se enjuaga la superficie con ciclos sucesivos de etanol y agua, y se seca bajo flujo controlado de nitrógeno. La observación de la superficie modificada se realizó mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) siempre en condiciones atmosféricas. Para evaluar los procesos de agregación en solución se emplearon soluciones dendríticas de igual concentración y distinta antigüedad para modificar la superficie. Los polímeros dendríticos de la solución más antigua fueron caracterizados por espectroscopía infrarroja para confirmar que no sufrieron ningún proceso de descomposición en contacto con el solvente durante el envejecimiento de la solución.La figura muestra las imágenes obtenidas para las superficies de HOPG modificadas con el dendrón ácido 3,5-bis(3,5-dinitrobenzoilamino)benzoico (G1-NO2) a partir de su incubación en soluciones de distinta antigüedad. Puede observarse claramente un aumento en el ordenamiento superficial dado por un incremento del número de interconexiones entre los adsorbatos a medida que la solución envejece, con un aumento en el grado de cubrimiento y la aparición de zonas claras indicativas de un aumento en la altura de los depósitos. Del análisis de los perfiles de altura se observa un aumento paulatino en la altura de los depósitos de G1-NO2 desde aproximadamente 0.7-1.2 nm para la superficie modificada con una solución recién preparada, hasta alturas cercanas a 2.4-2.6 nm para superficies modificadas con soluciones de 36 meses de antigüedad. En los estadíos intermedios, además se observa la aparición de alturas dobles o triples en algunas regiones, indicando la presencia de aglomerados en solución que se adsorben con un cierto grado de ordenamiento sobre la superficie. En el caso de superficies modificadas con soluciones recién preparadas las interacciones de apilamiento de los anillos aromáticos (?π-π stacking?) entre dos adsorbatos o bien, entre el adsorbato y el sustrato, son igualmente probables; eso lleva a una distribución uniforme de depósitos de simple altura sobre la superficie, y permite la formación de una monocapa. En cambio, en las soluciones de mayor antigüedad, los dendrones se han agregado previamente y por ello, se observan depósitos con alturas mayores, con valores cercanos al doble o al triple de lo observado previamente sobre la superficie modificada con la solución recién preparada.