ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Iniciação Científica
Autores
Furtado, N.J.S. (UFPI) ; Rodrigues Junior, E.F. (UFPI) ; Rocha, S.M. (UFPI) ; Rosa, A.P.A. (UFPI) ; Aquino, T.P.B. (UFPI) ; Magalhães, J.L. (UFPI)
Resumo
Apresentamos um estudo espectrofotométrico do filme LbL PAH/PTK em subtrato de vidro. Foram investigados dois parâmetros: cinética de adsorção nos tempos de imersão 3, 5, 7, 18 e 30 minutos e também crescimento do filme em função do número de bicamadas. Constatou-se que 7 min (absorbância 0,00836) é o menor tempo que garante uma cobertura completa da área geométrica do substrato com uma bicamada do filme LbL PAH/PTK. Este filme LbL apresenta duas bandas de absorção em 448 nm e 478 nm, onde foi verificado que o crescimento do filme é linear (R = 0,9946), mostrando que há formação de filmes uniformes. Portanto, as características apresentadas pelo filme LbL PAH/PTK são promissoras para estudos posteriores, tendo em vista sua aplicação no desenvolvimento de sensores ópticos e eletroquímicos.
Palavras chaves
Derivados de perileno; Filmes LbL; Espectrofotometria UV-Vis
Introdução
O dianidrido 3,4,9,10-perileno tetracarboxílico (PTD) é uma substância orgânica que possui estrutura planar e várias ligações pi conjugadas, sendo essas ligações as responsáveis pelas propriedades de luminescência apresentadas por essa substância. O PTD pode possuir propriedades eletroativas, desde que esteja polarizado na forma de seu sal. O sal de tetrapotássio 3,4,9,10-perileno tetracarboxílico (PTK) é um derivado solúvel do PTD obtido através da reação deste com hidróxido de potássio obdecendo a proporção estequiométrica para essa reação (CORDES, et al., 2005). Existem estudos na literatura que discutem a interação deste sal e albuminas no transporte de medicamentos pelo corpo (NAVEENRAJ, et al., 2012). Outros discutem o emprego do sal de dipotássio derivado do PTD em células solares (VERCELLI; ZOTTI, 2012). Porém, não se tem relatos sobre um estudo de caracterização espectrofotométrica do PTK na forma de filmes aumontados LbL (Layer-by-layer). A investigação detalhada, por espectroscópia eletrônica na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), desse sistema é essencial para estudos posteriores, principalmente os voltados para o desenvolvimento de sensores ópticos e eletroquímicos, que podem ser utilizados na determinação de alguns analitos, como por exemplo: metais pesados. A técnica de automontagem LbL já bastante consolidada na literatura, além disso a mesma técnica apresenta várias vantagens, tais como: baixo custo, reprodutibilidade, fácil manipulação e etc. Nessa referida técnica o filme é formado através de interações eletrostáticas forte entre um polieletrólito catiônico e uma espécie química aniônica (SANTOS, et al., 2010). Nesse sentido, o presente trabalho apresenta a caracterização espectrofotométrica do filme LbL PAH/PTK em substrato de vidro.
Material e métodos
As medidas espectrofotométricas foram realizadas em um espectrofotômetro na região UV-Vis de feixe duplo UV/6100S (Mapada) acoplado a um computador com o software UV-Vis analyst. Os dados obtidos foram posteriormente manipulados e tratados no programa Origin 8.5. Para compreender o comportamento espectrofotométrico do sistema em estudo foram investigados dois parâmetros. O primeiro, foi a cinética de adsorção em que avaliou-se o tempo de imersão necessário para garantir a cobertura total da área geométrica (2,464 cm2) do substrato vidro BK7 com uma bicamada do filme, onde adotou-se os seguintes tempos de imersão: 3, 5, 7, 18 e 30 minutos (min). Vale ressaltar que usou-se uma nova placa de vidro com a mesma área geométrica para formação de uma bicamada do filme em cada tempo de imersão adotado. O segundo parâmetro foi o crescimento do filme em função do número de bicamadas, este crescimento foi investigado entre a segunda e a décima oitava bicamada. A montagem do filme LbL PAH/PTK sobre substrato de vidro se deu através dos seguintes procedimentos: inicialmente uma placa de vidro BK7 foi imersa numa solução ácida (pH 2,5) de polieletrólito catiônico (hidrocloreto de polialilamina–PAH) a 0,5 g∙L-1 por 7 minutos, seguida de lavagem em HCl, pH = 2,5 por 10 s, logo após foi realizada a secagem em fluxo de N2 (99,9%). Feito isso, a mesma placa de vidro foi imersa numa solução aquosa de PTK também a 0,5 g∙L-1 por 7 minutos, passando por uma nova lavagem em água ultra pura e secagem com N2 (99,9%). Este procedimento resulta na formação de uma bicamada do filme, e foi repetido até a obtenção do número de bicamadas desejadas.
Resultado e discussão
No estudo da cinética do tempo de imersão relacionado à formação de uma bicamada
do filme LbL (Figura 1), podemos observar que há um crescimento da absorbância
até alcançar o tempo de imersão de 7 min, a partir deste a absorbância (0,0083)
permanece praticamente constante, mostrando que 7 min é o menor tempo que
garante uma cobertura completa da área geométrica do substrato com uma bicamada
do filme LbL PAH/PTK. Acima do tempo de 7 minutos, a superfície do substrato
fica saturada o que não acarreta aumento significativo da absorbância. Em um
estudo de cinética realizado por WANG et al., (2005) obteve-se absorbância
próxima a 0,010 para uma monocamada de um outro derivado do PTD que é o ácido
3,4,9,10-perileno tetracarboxílico, este que possui estrutura química semelhante
ao PTK.
O filme LbL PAH/PTK apresenta uma banda de absorção em 448 nm e outra 478 nm,
sendo estas bandas mais evidentes em um número de bicamadas menores. Com a
incorporação de novas bicamadas há o surgimento de um ombro de absorção em
comprimento superior a 478 nm (Figura 2). Monitorando o crescimento da banda em
478 nm para todos os espectros UV-Vis das bicamadas apresentadas na Figura 2,
pode-se evidenciar que o crescimento do filme é progressivo e linear (R =
0,9946), corroborando dessa maneira a formação de filmes LbL uniformes de
PAH/PTK, com a incorporação de novas bicamadas.
Figura 1 - Dependência do máximo de absorção na região do UV-Vis em função do tempo, para formação de uma bicamada do filme LbL PAH/PTK
Figura 2 - Espectros de absorção na região do UV-Vis do filme LbL (PAH/PTK) entre 2 a 18 bicamadas
Conclusões
O estudo de cinética mostra que 7 minutos de imersão é o tempo ideal a ser utilizado na confecção dos filmes LbL de PAH/PTK. Há um aumento de absorbância em função do crescimento do número de bicamadas, mostrando que o crescimento do filme é linear no máximo de absorção da banda em 478 nm. Portanto, o filme LbL PAH/PTK apresenta características que são promissoras para estudos posteriores, visando sua aplicação em sensores ópticos, assim como exploração de suas propriedades eletroquímicas para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos.
Agradecimentos
UFPI, CAPES, CNPq, FAPEPI
Referências
CORDES, D.B. et al. Optical glucose detection across the visible spectrum using anionic fluorescent dyes and a viologen quencher in a two-component saccharide sensing system. Org. Biomol. Chem., v. 3, p.1708-1713, 2005.
NAVEENRAJ, S.; RAJ, M. R.; ANANDAN, S. Binding interaction between sérum albumins perylene-3,4,9,10-tetracarboxylate – A spectroscopic investigation. Dyes and Pigments, vol. 94, p. 330-337, 2012.
SANTOS, A. C. et al. Organização supramolecular da ftalocianina de cobalto(II) e seu efeito na oxidação do aminoácido cisteína. Química Nova, v.33, p. 539-546, 2010.
VERCELLI, B.; ZOTTI, G. Alternate monolayer of CdSe nanocrystals and perylene tetracarboxylate: Quantum dot hypersensitization for dye-sensitized cells. Applied materials interfaces, vol. 4, p. 3233-3238, 2012.
WANG, W.; ZHAI, J.; JIANG, L.; BAI, F.; REN, Y.; ZHANG, B.; CAI, S. Novel photoactive self-assembled rigid monolayer of a perylene derivative: fabrication and characterization. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, v. 257-258, p. 489-495, 2005.
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