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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.46.2007.tde-04092007-092113
Documento
Autor
Nome completo
Juliano Alves Bonacin
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Toma, Henrique Eisi (Presidente)
Corio, Paola
Espósito, Breno Pannia
Nogueira, Ana Flávia
Souza, Vagner Roberto de
Título em português
Sistemas supramoleculares e nanodispositivos baseados em complexos terpiridínicos
Palavras-chave em português
Nanotecnologia
Química supramolecular
Terpiridina
Resumo em português
A construção de sistemas metal-orgânicos supramoleculares através da exploração da conectividade de ligantes terpiridínicos e o desenvolvimento de suas aplicações em nanodispositivos, são tratados nesta tese. Foram desenvolvidos novos complexos de ferro e rutênio com ligantes terpiridínicos funcionalizados, capazes de gerar filmes finos e apresentar interações supramoleculares do tipo hóspede-hospedeiro. Esses complexos foram empregados na modificação de superfícies de dióxido de titânio, visando aplicações em sensores e dispositivos fotoeletroquímicos. Modificando-se o dióxido de titânio nanocristalino, com moléculas hospedeiras de carboxi-metil-β-ciclodextrina, foi possível gerar um sistema seletivo para fotodegradação de compostos aromáticos, como demonstrado para o complexo bis(4'-(4-bromo-fenil)-2,2':6',2''-terpiridina)ferro(II), cujo descoramento foi observado efetuando-se a fotoirradiação no ultravioleta. Esse sistema foi aprimorado para gerar um dosímetro de UV, com base nesse princípio. Além disso, foram feitos estudos de eletropolimerização desse complexo e sobre a capacidade dos filmes moleculares gerados, de atuarem em sensores amperométricos na detecção de espécies químicas relevantes, como os íons nitrito. Outro complexo sintetizado foi o [Ru(c-ph-terpy)(Q)(NCS)], em que c-ph-terpy é a 4'-(4-carboxi-fenil)-2,2':6',2''-terpiridina e Q é o ligante 8-oxiquinolinato. Esse complexo terpiridínico foi desenvolvido para ser utilizado como fotossensibilizador em células solares do tipo Grätzel, tanto na forma direta, como após a modificação da superfície de dióxido de titânio com a carboxi-metil-β-ciclodextrina. Demonstrou-se que através da sua inclusão na cavidade supramolecular, o fotossensibilizador aumenta a eficácia da fotoconversão de energia. Finalmente, foi sintetizada uma nova supermolécula a partir da auto-montagem coordenativa entre a tetra-piridilporfirina e complexos de rutênio(II) coordenados com ligantes oxalato e 4-cloro-2,2':6',2''-terpiridina. Foi observado que essa supermolécula apresenta atividade catalítica de oxidação de substratos orgânicos, associada aos grupos periféricos. Os vários sistemas estudados possibilitaram avançar nas estratégias de engenharia supramolecular, através da construção de novos conectores, blocos de montagem e filmes moleculares, bem como avaliar algumas de suas aplicações nanotecnológicas.
Título em inglês
Supramolecular chemistryand nanodevices basedon terpyridine complexes
Palavras-chave em inglês
Nanotechnology
Supramolecular chemistry
Terpyridine
Resumo em inglês
This thesis deals with the development of new metal-organic supramolecular systems based on functionalized terpyridine compounds, including their application in nanotechnological devices. New iron and ruthenium coordination compounds incorporating terpyridine ligands have been obtained, and their ability to generate thin films and participate in host-guest interactions has been conveniently explored. Such complexes have been employed in the modification of titanium dioxide surfaces, for applications in sensors and photoeletrochemical cells. By combining nanocrystalline titanium dioxide with carboxy-methyl-β-cyclodextrin, a novel, efficient strategy has been devised for photodegradation of aromatic compounds, and successfully demonstrated after anchoring the bis(4'-(4-bromophenyl)-2,2':6'2''-terpyridine)iron(II) complex and monitoring its bleaching by exposing to UV radiation. In this way, this system has been successfully employed in the design of a novel, versatile UV dosimeter. Electropolymerization studies have also been carried out on this complex, in order to generate molecular films for use in amperometric sensors, capable of probing relevant species, such as the nitrite ions. Another compound dealt with in this work was [Ru(c-ph-terpy)(Q)(NCS)], where c-ph-terpy = 4'-(4-carboxy-pheny)-2,2':6',2''-terpyridine, and Q = 8-oxyquinolinate ligand. This terpyridine complex has been designed as fotosensitizer in Grätzel's photoelectrochemical cells, by its direct coating on the titanium dioxide nanoparticles or by performing their previous treatment with carboxi-methyl-β-cyclodextrin. It has been shown that the inclusion into the cyclodextrin cavity improves the performance of the photosensitizer for energy conversion. Finally, a new supermolecule encompassing a central tetrapyridylporphyrin unity attached to four chloro(oxalate)(4-chloro-2,2':6',2''-terpyridine)ruthenium(II) complexes, has been synthesized. This species exhibits catalytic activity in the oxidation of organic compounds. The reported study, involving several systems, has contributed to the available molecular engineering strategies, through the building up of new connecting groups and molecular films, and has also allowed the exploitation of some of their possible nanotechnological applications
 
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Data de Publicação
2007-09-17
 
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