Detección y caracerización de quinacridonas de altas prestaciones mediante espectroscopias moleculares (raman y fluorescencia) intensificadas por nanopartículas metálicas

Abstract

El trabajo desarrollado en esta Tesis Doctoral aborda el estudio mediante técnicas ultrasensibles de espectroscopíamolecular (Raman y Fluorescencia intensificada por superficies metálicas nanoestructuradas, SERS y SEF, respectivamente) de derivados de las Quinacridonas (Quinacridona, 2,9-dimetilquinacridona, 2,9-dicloroquinacridona, N,N-dimetilquinacridona, N,N-diisoamilquinacridona y Quinacridona Quinona). La alta estabilidad química y fotoquímica de estos compuestos, su extremadamente baja solubilidad y sus atractivos colores, las hacen idóneas para su uso como pigmentos, utilizados ampliamente tanto en pinturas para trabajos artísticos como para ser aplicados en cualquier otra superficie. Al mismo tiempo los dispositivos fotovoltaicos y electroluminiscentes (OLEDs) requieren de su empleo como co-dopantes para mejorar su rendimiento y estabilidad debido a su alta capacidad de emisión fluorescente. Entre las técnicas experimentales que permiten la caracterización de materiales, en el campo de los pigmentos destacan la difracción de rayos X, UV-visible, HPLC (cromatografía líquida de alta resolución), la espectroscopía Raman e infrarrojo (IR). Las dos últimas presentan una serie de ventajas respecto a las anteriores; son técnicas no destructivas, no requieren extracción ni preparación de muestras, ofrecen la posibilidad de su aplicación in situ y dan una caracterización unívoca de los compuestos. Sin embargo para pigmentos orgánicos, incluidos las quinacridonas, presentan una serie de inconvenientes; la intensa señal de fluorescencia que presentan, solapando la señal Raman y la baja sensibilidad de la técnica. La espectroscopía SERS solventa ambos problema, por ello ha sido empleada para la caracterización de estos compuestos. En determinadas condiciones, la emisión fluorescente también puede ser intensificada, dando lugar al efecto SEF ( Fluorescencia intensificada por superficie), y siendo de gran interés para su aplicación en dispositivos OLED. Por ello, las N,N-dialquilquinacridonas se estudiaron también por ésta técnica. La insolubilidad en agua de las quinacridonas, y su baja o en ocasiones nula solubilidad en disolventes orgánicos, al mismo tiempo que el alto grado de agregación son un tremendo obstáculo para su estudio y caracterización mediante SERS constituyendo un verdadero reto. Por ello ha sido necesario desarrollar multitud de estrategias para alcanzar el objetivo deseado. Dichas estrategias involucran técnicas de funcionalización de superficies metálicas, métodos de dispersión y la búsqueda de las condiciones experimentales tales como soporte metálico, línea de excitación y agregantes. Para los estudios SEF, requirió la fabricación de soportes metálicos adecuados.