Generación de nuevos sistemas supramoleculares por autoensamblado de surfactantes "gemini". Aplicaciones

Abstract

Las micelas inversas son agregados moleculares que se obtienen cuando se solubiliza un surfactante en un solvente orgánico de baja polaridad. Dichos agregados son capaces de disolver una cantidad apreciable de agua y otros solventes polares en su interior. La interfaz de estos agregados ofrece un medio único para que ocurran diferentes procesos. Los surfactantes Gemini son surfactantes compuestos por dos zonas anfifílicas unidas a nivel de cabeza polar por un espaciador. Dentro de los surfactantes Gemini el bromuro de etilendiil­α,ω­bis­(dimetiladodecil amonio) (G12-2-12) es el que presenta las propiedades interfaciales más interesantes debido a su pequeño espaciador. Enla presente tesis se realizó un estudio de la capacidad del surfactante G12-2-12 para formar micelas asistido por cosurfactantes (n-pentanol yn-octanol) así como una caracterización fisicoquímica de dichas micelas. Se determinó en qué región de la interfaz micelar se ubican los diferentes cosurfactantes y con qué parte de la molécula de G12-2-12 interaccionan. Sehalló que el n-octanol se ubica en la interfaz micelar del lado de las colas hidrocarbonadas mientras que el n-pentanol se ubica del lado acuoso. Este comportamiento no se observa para el bromuro de dodeciltrimetil amonio (DATB) "monómero" del G12-2-12. A través de experimentos de 1H-RMN se halló que la hidratación interfacial del Gemini involucra fuertemente a los metilenos del espaciador y llega hasta los metilenos β del surfactante. Este comportamiento da lugar a un crecimiento micelar atípico con incremento en el contenido acuoso. El conocimiento adquirido se utilizó en la síntesis de nanoclústeres y nanopartículas de oro controlando el proceso de nucleación a través de la interacción de los precursores con la interfaz catiónica, revelando así el potencial que presentan las micelas inversas de G12-2-12 como nanomoldes. También se estudiaron las propiedades interfaciales del surfactante G12-2-12 en agua,especialmente enfocada en explicar la presencia de una viscosidad "negativa" en los experimentos de oscilación de barreras. A través de estudios interfaciales se reveló la presencia de múltiples procesos de relajación ocurriendo simultáneamente con tiempos característicos de aproximadamente 5, 20 y 100 segundos al migrar hacia el seno de la solución desde la interfaz y 3, 60 y 2500 segundos al migrar en dirección opuesta. Estos procesos poseen naturaleza electrostática y son los responsables de la alta estabilidad de la espuma de estos surfactantes. Por último se utilizó la baja solubilidad de del G12-2-12 en heptano y su alta viscosidad en agua a concentraciones superiores a 0.1M para estudiar un sistema modelo de remediación mejorada por surfactante sobreantraceno en heptano con resultados prometedores.