La presente tesis doctoral titulada ¿Materiales funcionales híbridos para el reconocimiento
óptico de explosivos nitroaromáticos mediante interacciones supramoleculares¿ se basa en la
combinación de principios de Química Supramolecular y de Ciencia de los Materiales para el
diseño y desarrollo de nuevos materiales híbridos orgánico-inorgánicos funcionales capaces de
detectar explosivos nitroaromáticos en disolución.
En primer lugar se realizó una búsqueda bibliográfica exhaustiva de todos los sensores
ópticos (cromogénicos y fluorogénicos) descritos en la bibliografía y que abarca el periodo
desde 1947 hasta 2011. Los resultados de la búsqueda están reflejados en el capítulo 2 de esta
tesis.
El primer material híbrido preparado está basado en la aplicación de la aproximación de los
canales iónicos y, para ello, emplea nanopartículas de sílice funcionalizadas con unidades
reactivas y unidades coordinantes (ver capítulo 3). Este soporte inorgánico se funcionaliza con
tioles (unidad reactiva) y una poliamina lineal (unidad coordinante) y se estudia el transporte
de una escuaridina (colorante) a la superficie de la nanopartícula en presencia de diferentes
explosivos. En ausencia de explosivos, la escuaridina (color azul y fluorescencia intensa) es
capaz de reaccionar con los tioles anclados en la superficie decolorando la disolución. En
presencia de explosivos nitroaromáticos se produce una inhibición de la reacción escuaridinatiol y la suspensión permanece azul. Esta inhibición es debida a la formación de complejos de
transferencia de carga entre las poliaminas y los explosivos nitroaromáticos.
En la segunda parte de esta tesis doctoral se han preparado materiales híbridos con
cavidades biomiméticas basados en el empleo de MCM-41 como soporte inorgánico
mesoporoso (ver capítulo 4). Para ello se ha procedido al anclaje de tres fluoróforos (pireno,
dansilo y fluoresceína) en el interior de los poros del soporte inorgánico y, posteriormente, se
ha hidrofobado el interior de material mediante la reacción de los silanoles superficiales con
1,1,1,3,3,3-hexametildisilazano. Mediante este procedimiento se consiguen cavidades
hidrófobas que tienen en su interior los fluoróforos. Estos materiales son fluorescentes cuando
se suspenden en acetonitrilo mientras que cuando se añaden explosivos nitroaromáticos a
estas suspensiones se observa una desactivación de la emisión muy marcada. Esta
desactivación de la emisión es debida a la inclusión de los explosivos nitroaromáticos en la
cavidad biomimética y a la interacción de estas moléculas (mediante interacciones de ¿-
stacking) con el fluoróforo. Una característica importante de estos materiales híbridos
sensores es que pueden ser reutilizados después de la extracción del explosivo de las
cavidades hidrofóbicas. En la última parte de esta tesis doctoral se han desarrollado materiales híbridos orgánicoinorgánicos funcionalizados con ¿puertas moleculares¿ que han sido empleados también para
detectar explosivos nitroaromáticos (ver capítulo 5). Para la preparación de estos materiales
también se ha empleado MCM-41 como soporte inorgánico. En primer lugar, los poros del
soporte inorgánico se cargan con un colorante/fluoróforo seleccionado. En una segunda etapa,
la superficie externa del material cargado se ha funcionalizado con ciertas moléculas con
carácter electrón dador (pireno y ciertos derivados del tetratiafulvaleno). Estas moléculas ricas
en electrones forman una monocapa muy densa (debida a las interacciones dipolo-dipolo
entre estas especies) alrededor de los poros que inhibe la liberación del colorante. En
presencia de explosivos nitroaromáticos se produce la ruptura de la monocapa, debido a
interacciones de ¿-stacking con las moléculas ricas en electrones, con la consecuencia de una
liberación del colorante atrapado en el interior de los poros observándose una respuesta
cromo-fluorogénica / Salinas Soler, Y. (2013). Functional hybrid materials for the optical recognition of nitroaromatic explosives involving supramolecular interactions [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31663 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/31663 |
| Date | 02 September 2013 |
| Creators | Salinas Soler, Yolanda |
| Contributors | Martínez Mañez, Ramón, Sancenón Galarza, Félix, Universitat Politècnica de València. Departamento de Química - Departament de Química |
| Publisher | Editorial Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Source | Riunet |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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