Chemical reactivity of carbon nanoformsarylation and 1,3-dipolar cycloaddition reactions

Abstract

La evolución de la sociedad ha estado fuertemente influenciada por el desarrollo de nuevos materiales y aplicaciones, haciendo de la Ciencia de Materiales un importante campo de investigación, donde interactúan tanto técnicas como conocimientos de diferentes aéreas científicas. En este contexto, los últimos descubrimientos en nanoformas de carbono CNF han de jugar un papel fundamental en el presente y futuro, tanto de la ciencia como de la sociedad en general. Si ya el fullereno C y los fullerenos endoédricos sorprendieron a la comunidad científica por su geometría, tamaño nanométrico y propiedades electrónicas, las últimas nanoformas de carbono descubiertas, nanotubos de carbono CNT y grafeno, han causado mayor expectación. CNT y grafeno exhiben sorprendentes propiedades electrónicas, eléctricas, mecánicas o térmicas, mejorando a algunos de los mejores materiales conocidos hasta la fecha como Cu, Ag o Si, o incluso que el kevlar o el acero. En esta tesis se describe el estudio de la reactividad química, estructura y propiedades de estas diferentes nanoestructuras de carbono nanotubos de carbono de pared simple SWNT , de pared múltiple MWNT , grafeno y fullerenos endoédricos. El trabajo se engloba en dos capítulos bien diferenciados que presentan como nexo común la utilización de reacciones de cicloadición 1,3 dipolar. EN el Capítulo 1 se describe la síntesis de nanoconjugados que contienen como nanoestructuras de carbono SWNT, MWNT y grafeno, combinados con p exTTF, mediante reacciones de arilación de tipo Tour seguidas por reacciones de cicloadición 1,3 dipolar catalizadas por cobre, también conocidas como click chemistry. Dichos nanoconjugados han sido caracterizadas mediante diferentes técnicas en ciencia de los materiales XPS, Raman, TGA, UV vis NIR, FTIR . La comunicación electrónica entre exTTF y SWNT se corroboró mediante técnicas electroquímicas y fotofísicas. Del mismo modo, la geometría cóncava del exTTF se utilizó para evaluar su comportamiento en el reconocimiento de fullereno C tanto en estado libre como ancladas sobre las diferentes CNF, demostrándose la formación del complejo receptor fullereno en ambos casos. Se realizaron valoraciones mediante UV vis NIR para evaluar la extensión de la interacción como valoraciones por RMN para desvelar los puntos de reconocimiento de los receptores con el fullereno, que fueron soportados sobre cálculos teóricos.