Complejos de rutenio fotoactivables: transferencia de propiedades moleculares a la superficie de materiales

Abstract

En este trabajo se presenta la síntesis y caracterización de dos familias decomplejos de rutenio que contienen ligandos bifuncionales en su estructura, con el objetivo de incorporarlos a la superficie de óxidos nanoestructurados. Los complejos preparados poseen fotoluminiscencia y/o la capacidad de liberar un ligando monodentado al ser irradiados, propiedades que se buscó transferir a los materiales. La primera familia de complejos posee al ligando 4,4´-dicarboxi-2,2´-bipiridina(dcbpy), el cual puede unirse tanto a biomoléculas como a la superficie de materiales a través de un enlace covalente del tipo amida. La segunda familia contiene al ligando 1,10-fenantrolina-5,6-diona (fona), el cual puede unirse directamente a la superficie de óxidos de metales de transición. En ambas familias se caracterizaron en forma exhaustiva las propiedades fotofísicas y fotoquímicas de los complejos. Para la familia con el ligando dcbpy se hizo especial énfasis en el efecto de las condiciones de pH sobre las propiedades espectroscópicas. Para la familia con el ligando fona se observó un comportamiento poco común, con presencia de estados paramagnéticos, que fue intensamente estudiado debido al interés adicional que presenta. Finalmente, se funcionalizaron dos tipos de materiales: películas delgadasmesoporosas de TiO2 con complejos conteniendo el ligando fona, y nanopartículas de SiO2 con complejos conteniendo el ligando dcbpy; utilizando una estrategia distinta para cada plataforma. En ambos sistemas las superficies modificadas mantuvieron las propiedades de los sistemas moleculares, tales como la fotoluminiscencia y la capacidad de liberar un ligando monodentado al ser irradiados. Esta última propiedad ofrece la posibilidad de emplear estos materiales para interactuar con sistemas biológicos a través de la liberación de biomoléculas que actúen como mensajeros.

In this work we present the synthesis and characterization of two ruthenium complexes families containing bifunctional ligands in their structure, with the objective of their incorporation to the surface of nanostructured oxides. The prepared complexes present photoluminescence and/or the ability to release a monodentate ligand upon irradiation, properties we aimed to transfer to the materials. The first family of complexes has the 4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine (dcbpy) ligand that can bind both to biomolecules and to the surface of materials through an amide type covalent bond. The second family contains the 1,10-phenantroline-5,6-dione (fona) ligand, that can bind directly to the surface of transition metal oxides. For both families the photophysical and photochemical properties of the complexes were exhaustively characterized. For the family with the dcbpy ligand special emphasis was made on the effect of pH conditions on spectroscopic properties. For the family with the fona ligand an uncommon behavior was observed, with the presence of paramagnetic states, and was intensively studied because of the additional interest it presents. Finally, two kinds of materials were functionalized: TiO2 mesoporous thin films, with complexes containing the fona ligand, and SiO2 nanoparticles with complexes containing the dcbpy ligand; using a different strategy for each platform. On both systems the modified surfaces retained the properties of the molecular systems, such as photoluminescence and the ability to release a monodentate ligand upon irradiation. This last property offers the possibility of using these materials to interact with biological systems through the release of biomolecules that act as messengers.