Aplicación de la espectroscopia láser y microscopia de fluorescencia al estudio de nanosistemas

• Autores: Cristina Martín Álvarez
• Directores de la Tesis: Abderrazzak Douhal (dir. tes.), Boyko Yuda Koen (dir. tes.), Juan Ángel Organero Gallego (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Castilla-La Mancha ( España ) en 2014
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Albadalejo Pérez (presid.), María del Pilar Lillo Villalobos (secret.), Salvatore Sortino (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Química física
      • Fotoquímica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RUIdeRA
• Resumen

  • Actualmente las búsquedas de nuevos materiales y técnicas que permitan manipular la materia a nivel atómico y molecular son líneas de investigación estratégicas a nivel mundial, ya que crean nuevos productos con unas características y funciones concretas completamente controladas y que solventan problemas pertenecientes a una gran diversidad de campos (biología, comunicación, medicina, farmacia, cosmética, alimentación¿). Una gran parte de los avances originados por la nanociencia y la nanotecnología han sido posibles gracias a la utilización de técnicas espectroscópicas, que mediante la interacción de la luz con la materia, permiten comprender las propiedades electrónicas y ópticas de los nuevos nanomateriales y dispositivos. Por ello, tal y como se ha demostrado en esta tesis doctoral, el uso combinado de técnicas espectroscópicas en el estado estacionario, resueltas en el tiempo (desde el femtosegundo al milisegundo) y resueltas en el espacio (por debajo de los 200 nanómetros), desde promedio conjunto hasta moléculas individuales, han permitido correlacionar las propiedades exhibidas por los materiales estudiados con su morfología y estructura molecular, así como los efectos del entorno a un nivel molecular. En concreto, esta tesis doctoral comprende el estudio de distintos materiales y dispositivos utilizados en el área de la nanociencia y nanotecnología, cuya división se ha realizado de acuerdo al área donde encontramos sus aplicaciones más directas: Nanomedicina, Nanocatálisis y Nanofotónica. En una primera aproximación, dentro de la nanomedicina, se pretendió obtener sistemas más eficientes en el campo del transporte y liberación de fármacos. En estos estudios, se detallaron los procesos fotoquímicos/fotofísicos derivados de la interacción huésped-receptor en los sistemas relacionados con esta temática, tales como las ciclodextrinas. Además, se aplicó la misma metodología para el estudio de estas moléculas en el interior de proteínas transportadoras como la seroalbúmina humana (HSA), así como interaccionando con una nueva generación de materiales ¿inteligentes¿ (nanopartículas poliméricas y nanopartículas core-shell) en los que un entendimiento tanto de su morfología como de las interacciones con su huésped son claves para determinar las propiedades optoelectrónicas y aplicaciones en las distintas áreas de la nanociencia. Posteriormente, en un intento de comprender el funcionamiento de los nanocatalizadores y soportes catalíticos a escala molecular, se estudiaron las distintas interacciones y procesos fotoquímicos/fotofísicos de sondas moleculares interaccionando con los materiales mesoporosos (MCM-41 y sus derivados). También se evaluó cómo los rendimientos y selectividades de los procesos catalíticos se ven afectados por la estructura química del catalizador utilizado. Por último y como eje central de la tesis se estudió la fotodinámica de diversas células solares sensitivizadas con colorantes (CSSCs). Se analizaron los parámetros de los que depende la obtención de una mayor eficiencia de conversión de luz en electricidad, revisando cada uno de los aspectos fundamentales en el funcionamiento del dispositivo. Desde la interacción con el semiconductor hasta la construcción del dispositivo. Estos análisis estuvieron encaminados hacia la obtención de un mejor conocimiento de las propiedades de los materiales en estudio, intentando comprender su funcionamiento. Así pues, los resultados obtenidos en estos tres campos mencionados de la nanociencia demuestran que conocer y entender los mecanismos y procesos que ocurren en la interacción de la luz con la materia a un nivel molecular, permiten correlacionar la morfología, la estructura y el entorno con la función de los nanomateriales, independientemente de sus áreas de aplicación.