Determining the Gravity of the Offence

Existe un gran interés hacia la construcción de sistemas formados por moléculas que interactúan entre sí, son los denominados ensamblajes moleculares organizados. Una forma sencilla de construir estos sistemas es mediante la incorporación de moléculas activas en monocapas de matrices lipídicas apropiadas, y ensamblarlas en monocapas de una manera predeterminada. Cada monocapa es producida en la interfase aire−agua mediante esparcimiento de las moléculas de una forma adecuada, para posteriormente ser fijada sobre un soporte sólido formando estructuras supramoleculares con características definidas.

27 Con el objeto de construir, ensamblar y manipular películas simples, preparadas previamente en la interfase aire−agua, Langmuir y Blodgett desarrollaron la denominada técnica de Langmuir−Blodgett (LB),48-49. Sin embargo, la posibilidad de construir sistemas organizados complejos mediante el ensamblaje de monocapas, de forma controlada, a través de dicha técnica, fue impulsada a principios de los 60 debido, en gran parte, al trabajo realizado por Kuhn y col50. En particular el estudio enfocado en la transferencia de energía entre monocapas, ha dado nombre a las películas Langmuir-Blodgett- Kuhn (LBK).

La técnica LB consiste en colocar un soporte sólido perpendicular a la interfase aire−agua cubierta por la monocapa que se va a transferir, y mediante inmersión y/o emersión, de dicho soporte, las moléculas se van depositando sobre el sustrato sólido (Figura 1.8). Durante la transferencia se hace avanzar la barrera móvil para compensar la pérdida de moléculas y mantener constante la presión superficial (mecanismo feed-back).

Figura 1.8. Esquema de la transferencia de monocapas de un fosfolípido desde la interfase aire−−−−agua a un soporte sólido mediante el método de Langmuir−−−−Blodgett (LB).

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Asimismo, Langmuir y Schaefer51 describieron una técnica de deposición horizontal o “touching” (Figura 1.9), en la que un soporte se sitúa de forma paralela a la superficie cubierta por la monocapa. Así, la transferencia de la monocapa se efectúa con el levantamiento del soporte de la interfase.

Figura 1.9. Esquema de la transferencia de una película mixta desde la interfase aire−−−−agua a un soporte sólido según el método de Langmuir−−−−Schaefer (LS).

En la bibliografía se pueden encontrar otros métodos de transferencia7 en los que la interacción existente entre la subfase, monocapa y sustrato sólido cambia con respecto a los anteriores. Así, se encuentra el método de contacto de Schulman52 y el de Kossi y Leblanc,53 quienes han publicado una técnica que combina la deposición vertical con la de contacto para la fabricación de sistemas modelo de membrana.

El método de Langmuir−Blodgett (LB) es una técnica clásica en Química de Superficies, actualmente no se conocen todos los mecanismos por los que las monocapas en la interfase aire−agua se transfieren a los sustratos sólidos.1-2 Sobre esta base, las interacciones moleculares implicadas en la deposición de la primera capa pueden ser bastante diferentes de las responsables de la transferencia de las siguientes. Para algunos materiales, la deposición de la película parece estar asociada con un cambio de fase, desde una fase bidimensional líquido cristalino sobre la interfase acuosa a una forma sólida cristalina fuertemente empaquetada sobre el sustrato. Sin embargo, después de muchas evidencias experimentales y tratamientos teóricos, no

29 siempre pueden explicarse fenómenos como los diferentes modos de transferencia y/o la velocidad óptima a la que los diferentes materiales pueden depositarse.

La fabricación de películas LB requiere de una gran destreza para conseguir una buena deposición de las monocapas, así como una buena calidad de las mismas, controlando cuidadosamente todas las variables experimentales relacionadas con ésta para alcanzar los mejores resultados. Estas variables pueden ser: estabilidad y homogeneidad de las moléculas que forman la monocapa; composición, fuerza iónica, pH, temperatura de la subfase; naturaleza del sustrato (estructura y carácter hidrofóbico o hidrofílico); velocidad de inmersión y emersión del soporte; ángulo de penetración del sustrato en la subfase; presión de compresión durante el proceso de deposición; o número de monocapas transferidas.

En la Figura 1.8 se muestra un ejemplo de la transferencia de una monocapa sobre un soporte sólido mediante la técnica LB. En este caso, el sustrato es hidrofílico y la primera monocapa se transfiere cuando el sustrato es sacado de la subfase, por lo que dicho sustrato tendría que estar localizado dentro de la subfase antes de esparcir la monocapa. En este modo de deposición denominado tipo Y (Figura 1.10, izquierda), el ordenamiento de la película es centro-simétrico, estableciéndose una configuración cabeza-cabeza y cola-cola en las sucesivas transferencias.54 En la bibliografía1-2se encuentran películas tipo X, en la cual la deposición de la monocapa se efectúa únicamente en la inmersión del soporte a través de la interfase, y la deposición de tipo Z, en la que la monocapa se transfiere solamente al emerger el sustrato de la subfase, en ambos casos las películas que se consiguen son centro- asimétricas (Figura 1.10, centro y derecha). Es de destacar que el ordenamiento molecular final en una monocapa LB, no siempre es tan perfecto como aparece en la Figura 1.10, ya que en muchos caso se produce una reorganización de las moléculas en las películas depositadas durante el proceso de transferencia.

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Figura 1.10. Tipos de deposición.

Con objeto de cuantificar el grado de transferencia desde la interfase aire-agua a la interfase aire-sólido, se usa la denominada relación de transferencia, τ, dada por Langmuir y colaboradores:

S L A A = τ (1.13) donde AL es la disminución del área ocupada por la monocapa sobre la

interfase aire−agua, a presión constante, y AS es el área cubierta del sustrato

sólido. Valores de τ, próximos a la unidad indican una transferencia prácticamente completa de la monocapa de una superficie a otra.