Estudio de estructuras de cis- y trans-estilbeno mediante microscopia de fuerza atómica

Abstract

La nanotecnología es un área multidisciplinaria que ha tenido un gran auge en los últimos años, principalmente debido al desarrollo de instrumental que permite "ver", estudiar y manipular la materia a nivel atómico y molecular. El estilbeno y algunos de sus derivados son moléculas orgánicas de origen natural, que presentan una estructura química de interés en la fabricación de nanoestructuras y bloques constituyentes de máquinas moleculares (potencialmente aplicables en tecnología de nanosensores, almacenamiento de datos, liberación controlada de fármacos, entre otros). Sin embargo todavía no han sido ampliamente exploradas como nanomateriales. El interés en este tipo de sistemas reside en sus aplicaciones en medicina, farmacia y biotecnología. Este trabajo presenta los primeros resultados obtenidos al estudiar formas isoméricas de estilbeno: cis- y trans-estilbeno, líquido y sólido a temperatura ambiente, respectivamente, con el objetivo de explorar sus propiedades, al estar las mismas en contacto con superficies policristalinas de oro (Au/mica) y grafito (HOPG). Se encontró que la inmovilización de trans-estilbeno sobre una superficie puede modificar el proceso de cristalización de estas moléculas orgánicas, cuya morfología depende del sustrato. Mientras que el trans-estilbeno forma "clusters" que originan cristales de forma pseudo-romboide sobre HOPG, sobre la superficie de Au/mica forma estructuras dendríticas con ramificaciones en ángulos a 90 º. Por otra parte, se observó que el cis-estilbeno a escala nanométrica forma también "clusters" sobre HOPG, comportándose de manera similar al trans-estilbeno. Un paulatino incremento en la cantidad de cis-estilbeno conlleva al crecimiento de dichos "clusters" y a su coalescencia en una fase amorfa. Por el contrario, la interacción molécula-sustrato de cis-estilbeno sobre Au/mica es más lábil que sobre HOPG y ya no resulta posible observar centros de nucleación o nanoestructuras estables. Un aumento en la cantidad de cis-estilbeno sobre Au/mica resulta en una especie de película delgada líquida.

Nanotechnology is a multidisciplinary field that emerged in recent years due to the development of tools to "see", study and manipulate matter at atomic and molecular levels. Stilbene and some of its derivatives are organic molecules found in nature, which have chemical structures of interest in nano-fabrication of molecular machine building blocks (with prospective applications in nano-sensors, data storage and drug controlled release, among others). However, they have not been extensively explored as nanomaterials. This kind of systems is of interest in medicine, pharmacy and biotechnology. This work presents the first results obtained by studying stilbene isomers: cis- and trans-stilbene, liquid and solid at room temperature, respectively, to explore their properties on polycrystalline substrates of gold (Au/mica) and graphite (HOPG). We found that immobilization of trans-stilbene on a substrate can modify the crystallization process of the organic molecules, and the crystal morphology depends on the substrate. While trans-stilbene forms clusters that lead to pseudo-rhomboidal crystals on HOPG, dendritic structures with 90 º proyected branches are formed on equally prepared samples of Au/mica. Additionally, we found at nanometer scale that cis-stilbene forms clusters on HOPG as well, similarly to trans-stilbene. A gradual increase in the amount of cis-stilbene enlarges the clusters until they coalesce in an amorphous phase. In contrast, the molecule-substrate interactions of cis-stilbene on Au/mica are weaker than on HOPG and do not form crystal nuclei centers or stable nanostructures. Instead, increasing cis-stilbene molecular concentration on Au/mica leads to a sort of liquid film.