Impedances studies of transport phenomena in supramolecular polymer assemblies

Zusammenfassung

Esta tesis tiene como objetivo primario el obtener una caracterización, en términosde variables microscópicas, de los procesos de transporte de materia y carga ensistemas de "materia blanda¿, en particular en cepillos poliméricos (polymerbrushes), utilizando para ello nuevas aplicaciones de técnicas electroquímicas,como la voltamperometría cíclica (CV) y la Espectroscopia de ImpedanciaElectroquímica (EIS), complementadas con técnicas de caracterización superficialcomo la microbalanza de cristal de cuarzo con disipación (QCM-D) o el microscopiode fuerza atómica (AFM). Intenta además, responder cuestiones fundamentales derelevancia en los sistemas estudiados usando principios electroanalíticos. Talescuestiones en general no son susceptibles de ser respondidas eficientemente porotras técnicas experimentales. Un análisis tanto cualitativo como cuantitativo hasido utilizado en el modelado y en la simulación de los datos que se presentan.Más aún, se han hecho esfuerzos para proporcionar una descripción de amplioalcance en las discusiones referidas a nano-estructuras poliméricas en forma decepillos adheridos a una superficie y cuyo estado conformacional responde adiferentes estímulos externos.La medición de las propiedades de transporte a nanoescala exige nuevos enfoquesexperimentales y teóricos. Se necesita una perspectiva multidisciplinaria, queabarque desde la síntesis, hasta el auto-ensamblaje, correlacionando principiosbásicos de la química física y a la física teórica.El uso combinado de diferentes técnicas experimentales como la Espectroscopiade Impedancia Electroquímica (EIS), voltamperometría cíclica (CV), microbalanzade cristal de cuarzo con disipación (QCM-D) o microscopía de fuerza atómica(AFM) permite obtener una mejor comprensión de fenómenos dinámicosrelevantes, tales como los procesos de transporte molecular y transferencia deelectrones que tienen lugar en estas interfaces.Estructuras macromoleculares como las descritas juegan un papel importante en eldiseño racional de sistemas de liberación controlada de fármacos o sensoresmateriales a base de polímeros con respuesta transitoria, por nombrar sólo unaspocas aplicaciones relevantes. En este contexto, el presente trabajo tiene comoobjetivo proporcionar nuevas herramientas y metodologías para modificarsuperficies con películas poliméricas delgadas y de carácter responsivo quegeneren un deseado comportamiento interfacial "inteligente".El comportamiento responsivo de cepillos poliméricos confinados en superficieexhibe bajo diferentes condiciones de temperatura y fuerza iónica, efectosimportantes en transporte molecular en electrodos modificados. La técnicapolimerización radicalaría por transferencia de atomos (Atom Transfer RadicalPolymerization (ATRP)) se utilizó para la síntesis de cepillos adheridoscovalentemente a una superficie a partir de monocopas de iniciadores previamenteensambladas.