Preparation and characterization of nanostructures based on bent-core molecules onto graphene

Abstract

Máster en Materiales Nanoestructurados para Aplicaciones Nanotecnológicas (Nanostructured Materials for Nanotechnology Applications).[ES]: Este proyecto presenta la preparación y caracterización de diferentes materiales supramoleculares basados en moléculas bent-core con unidades pireno (cristales líquidos, geles físicos y SAMs), centrando el interés principal en la interacción que tiene lugar entre las unidades pireno y el óxido de grafeno reducido (rGO). A través de una ruta de síntesis orgánica de los compuestos bent-core funcionalizados con unidades pireno fue posible su preparación y caracterización por técnicas espectroscópicas y analíticas (NMR, FTIR, EA, MS). La formación de los cristales líquidos ha sido estudiada por microscopia óptica (POM) y técnicas calorimétricas (DSC) mientras que los geles han sido caracterizados por microscopia electrónica de barrido (SEM). Los compuestos sintetizados y otros proporcionados por el grupo de investigación de Cristales Líquidos y Polímeros fueron ensamblados al grafeno usando la técnica de auto-ensamblado y las películas formadas fueron caracterizadas usando técnicas espectroscópicas (XPS, Raman) y de microscopia de sonda local (AFM) para estudiar tanto la organización como la interacción molécula-grafeno. Los parámetros estructurales tales como el número de unidades pireno (una o dos) en la molécula como la longitud del espaciador que conecta el bent-core y la unidad de pireno fueron analizados con el objetivo de estudiar su influencia en la formación de los cristales líquidos y los geles además de las geometrías formadas en las películas SAM. En cuanto a la formación de los SAMs, los resultados mostraron que es posible obtener películas SAMs a través de la interacción pireno-grafeno y que el número de unidades pireno y la longitud del espaciador afectan a la formación de estas películas. Se observó que cuando solo hay presente una unidad de pireno en la estructura de la molécula un mayor porcentaje de moléculas interaccionan con la superficie de rGO; siendo aún mayor con un espaciador largo entre el bent-core y la unidad pireno. Aunque la presencia de dos unidades pireno en una molécula lleva a unas interacciones mas fuertes con la superficie de rGO.[EN]: This project presents the preparation and characterization of different supramolecular materials based on pyrene-containing bent-core molecules (liquid crystals, physical gels and SAMs), focusing the main interest on the results of the interaction that take place between the pyrene moieties and reduced graphene oxide (rGO). Through organic synthetic routes bent-core organic compounds functionalized with pyrene units were prepared and characterized by spectroscopic and analytical techniques (NMR, FTIR, EA, MS). Liquid crystal formation have ben studied by optical microspic (POM) and calorimetric techniques (DSC) while the gels have been characterized by scanning electron microscopy (SEM). The synthetised compounds and others provided by the Liquid Crystals and Polymer research group were assembled into graphene using self-assembly technique and the formed films were characterized by using spectroscopic (XPS, Raman) and scanning probes microscopy (AFM) techniques to study both the molecular oganization and the interaction molecule-graphene. Structural parameters such as the number of pyrene units (one or two) in the molecule as well as the spacer length connecting the bent-core and the pyrene unit were checked in order to study their influcence on the formation of liquid crystals and gels as well as in the nanostructure geometry of the SAM films. Concerning SAM formation, the results showed that through pyrene-graphene interactions it is possible to obtain SAM films and both, the number of pyrene moieties and spacer length affect the film formation. Thus, a higher percentages of molecules interact with rGO surface when just one pyrene unit is present; better with a longer spacer between the bent-core and the pyrene moiety. Although the presence of two pyrene units in a molecule seems to lead to stronger interactions with the rGO surface.Peer reviewe