Monocapas de Langmuir, un recubrimento nanotecnolóxico para diferentes superficies

12 de junio de 2020

A revista Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) publicou un novidoso estudo computacional sobre monocapas de Langmuir, superficies monomoleculares empregadas en nanotecnoloxía para realizar recubrimentos bidimensionais en diferentes materiais, con aplicacións que van desde a industria cosmética é mediciña. As conclusións desta simulación atomística permitirán comprender mellor as características da súa formación, a súa estrutura e a súa resposta ás variacións de concentración, presión ou composición. A investigación foi realizada por Óscar Toledano e Óscar Gálvez, do departamento de Física Interdisciplinar da Facultade de Ciencias da UNED, e Miguel Ángel Rubio, do departamento de Física Fundamental.

OURENSE, 12 de xuño de 2020.- O traballo, titulado Energetics and structures of the tilted phases of fatty acid Langmuir monolayers (Enerxética e estruturas das fases inclinadas de monocapas de Langmuir de ácidos graxos), permite coñecer mellor as monocapas de Langmuir, estruturas bidimensionais moi finas, dunha soa molécula de espesor, suspendidas sobre auga, e que están formadas por moléculas anfífilas por exemplo os ácidos graxos, as cales posúen unha cabeza soluble en auga e unha cola, máis ou menos longa, insoluble. En nanotecnoloxía empréganse como recubrimentos de materiais con funcións moi diversas, ou mesmo como soportes doutras estruturas que se ensamblan nelas.

Na industria utilízanse na elaboración de sensores químicos, de cosméticos, de materiais con propiedades ópticas determinadas, de capas de illante eléctrico en microchips ou en diferentes dispositivos tecnolóxicos. En medicina, son de gran interese debido ao importante papel que as monocapas lipídicas teñen no surfactante pulmonar, podendo dar lugar a diferentes afeccións respiratorias, especialmente severas en bebés, cando non están presentes nas cantidades e proporcións necesarias.

O estudo realizado por Toledano, Rubio e Gálvez, permite coñecer mellor o comportamento destas monocapas, o porqué da súa estrutura en espiga, ou as súas diferentes inclinacións e xeometrías, en función de distintas condicións de presión, concentración, tamaño das moléculas ou temperatura. “Segundo sexan as características da molécula anfifílica (tamaño e natureza da súa cabeza ou cola, por exemplo), e as condicións de presión e temperatura que teñamos, a súa empaquetamiento (o modo en que estas moléculas distribúense pola interfase acuosa) pode ser moi diferente, o que dá lugar a estruturas e propiedades distintas. Saber como é a súa estrutura a nivel atómico en función de todos estes parámetros, non é algo sinxelo de determinar experimentalmente. Nós facemos unha simulación da monocapa por computador, utilizando métodos químico- cuánticos de alto nivel, precisamente co fin de poder variar a noso antollo o seu ordenamento e os diferentes parámetros que lle poden afectar e así entender por que aparecen e como son as diferentes estruturas”, explica Óscar Gálvez.

O actual traballo parte dun anterior, unha simulación con monocapas formadas por moléculas dispostas sen ningunha inclinación con respecto á superficie. Neste traballo vaise un pouco máis aló e téñense en contan as fases e estruturas que presentan distintas inclinacións. No próximo, abordarase a investigación cambiando a composición da cabeza, e investigando non só ácidos graxos, senón tamén alcois, aminas, ésteres, ou cetonas. “Estes traballos de simulación con métodos químico- cuánticos son moi necesarios para entender a natureza física e química da formación e propiedades destas monocapas tan versátiles” conclúe o profesor Gálvez.