Síntesis de estructuras porosas (ZrO2/SiO2) mediante el uso de biomoléculas como plantillas - González Gracida, Jaqueline (Universidad Autónoma Metropolitana, 2018)
Actualmente existen numerosas plantillas para la síntesis de estructuras porosas, las cuales controlan la morfología y el tamaño de poro del material final. Además de la plantilla, diversos parámetros controlan la formación de la red inorgánica que forma las paredes de las estructuras porosas, tales como el medio (acuoso, mezcla de solventes), alcalinidad, reactividad de los precursores, relación molar del tensoactivo (plantilla)/precursor en el que se realiza la síntesis. Por otro lado, el bacteriófago M13 ha sido ampliamente utilizado como plataforma en la síntesis y organización de nanomateriales. Gracias a sus características fisicoquímicas: monodispersidad, carga superficial, tamaño, forma, estabilidad térmica y química, así como a la diversidad de grupos funcionales que posee en la superficie. Otra característica importante es su capacidad de auto-organizarse y ensamblarse en cristales líquidos, convirtiéndolo en una molécula biológica idónea para ser empleada como plantilla o bloque de construcción. En particular el virus M13 ha sido probado como una plantilla eficiente en la síntesis de estructuras mesoporosas de SiO2, el cual se empleó en su forma nativa, y dirigió la forma y tamaño de la red porosa. Incluso este fago fue modificado químicamente en la superficie con grupos tiol para que estos sirvieran como sitios de nucleación en la formación de nanopartículas de oro y simultáneamente en la síntesis de estructuras mesoporosas, dando lugar a mesoporos de SiO2 decorados con nanopartículas de oro. Debido a que el bacteriófago M13 ha servido de plantilla en la síntesis de estructuras mesoporosas, en este trabajo se exploró la posibilidad de emplearlo en la síntesis de estructuras porosas de óxido de zirconio, con el objetivo principal de probar su capacidad como plantilla general en la producción de estructuras porosas. Si bien el alcóxido de zirconio tiene una mayor reactividad en medio acuoso que el alcóxido de silicio, este puede formar estructuras porosas en presencia de fago bajo ciertas condiciones. En este trabajo se presenta una serie de experimentos realizados en la síntesis de óxidos porosos puros y mixtos (ZrO2 y ZrO2/SiO2), en los cuales se optimizó la concentración de fago y se estableció su influencia en la formación de cavidades. Así mismo se estudió el efecto de la relación molar de los precursores (Zr:Si) en la morfología y cristalinidad del sólido final. Los materiales obtenidos se caracterizaron por diferentes técnicas: difracción de rayos X, espectroscopia UV-vis e infrarroja, microscopia electrónica y adsorcióndesorción de Nitrógeno. Se observó que la concentración de fago (6 y 8 mg/mL) no es determinante en la obtención de estructuras porosas ordenadas alrededor del fago, pero su ordenamiento hexagonal y la formación de cúmulos (ramilletes) si influye en la formación de estructuras porosas (30 nm). Se propone que esto es efecto de la cantidad del alcóxido de zirconio empleado en la síntesis, debido a su alta reactividad e instantánea formación de oligómeros.