Proyectos
Puntos cuánticos de CdSe y ZnSe dopados con metales y modificados superficialmente con colorantes para la detección selectiva de iones mercurio
Resumen
En Colombia, la presencia de metales pesados en los ríos es una amenaza para la salud de las personas y para la subsistencia de diversos ecosistemas que hacen parte de la biodiversidad del país y garantizan el suministro de recursos esenciales como el agua y los alimentos. La extracción de minerales como oro a lo largo del territorio colombiano cataliza la destrucción de toda esa biodiversidad y enferma a sus habitantes. En el proceso de extracción de oro se utiliza mercurio, de alta toxicidad. Los iones mercurio(II) se acumulan en el organismo causando daños neurológicos irreversibles, problemas cardiovasculares e incluso la muerte [1-6]. Uno de los desafíos que como nación se debe superar es garantizar que las personas que habitan regiones vulnerables y empobrecidas dispongan de agua potable, condiciones sanitarias y ambientales que permitan salvaguardar su derecho fundamental a la vida. La toxicidad y peligrosidad de mercurio, y su facilidad para llegar al medio ambiente y ser consumido por organismos vivos [7- 10] nos ha motivado a plantear la presente propuesta de investigación, con el objetivo a largo de plazo de obtener nano-sensores de fácil uso y bajo costo para la detección en tiempo real de iones mercurio(II) en medio acuoso. La presente propuesta se enfoca en la síntesis de puntos cuánticos de CdSe y ZnSe dopados con metales de transición (como Mn2+, Cu2+, Pd2+) para aumentar la emisión de los puntos cuánticos en la región visible, la cual puede medirse y cuantificarse con equipos portátiles de bajo costo. Los puntos cuánticos de CdSe y ZnZe se caracterizan por su alta afinidad a los iones mercurio debido a que a través de reacciones de intercambio iónico, el mercurio reemplaza selectivamente a los iones Cd2+ y Zn2+ del nucleo de los puntos cuánticos, formando nanopartículas que apagan la señal de fluorescencia [11]. Por este motivo, se espera obtener un sistema fluorescente selectivo a los iones Hg2+. La sensibilidad se puede mejorar con respecto a trabajos previos [11-13] con la modificación de la superficie de los puntos cuánticos con colorantes derivados de la naphalimida. Este tipo de colorantes presenta alta absorción y emisión en la región visible del espectro y pueden unirse a la superficie de los puntos cuánticos a través de enlaces carboxilato. La presencia del colorante y de los metales dopantes intensifican la señal de fluorescencia de los puntos cuánticos, por lo cuál se cambios notables en la señal de fluorescencia de los nuevos materiales (la cual puede incrementarse o disminuirse) como respuesta positiva a la detección de Hg2+ [11- 14]. Con el desarrollo de la presente propuesta se espera obtener puntos cuánticos de CdSe y ZnSe dopados con metales de transición (como Mn2+, Cu2+, Pd2+), con tamaño entre 2 y 10 nm, intensa absorción en la región visible y alta fluorescencia multicolor. La fluorescencia es un resultado que pretendemos abordar con el dopaje de metales debido a que facilita la detección de mercurio (los materiales requieren menor energía para la excitación) [15-16]. La propuesta plantea la vinculación de estudiantes de pregrado y posgrado para la formación en diferentes aspectos de la Química: síntesis y caracterización de la morfología, estructura química, superficie de los nanomateriales a través de diferentes técnicas espectroscópicas. Se espera emplear técnicas como micrografías de barrido y de transmisión de alta resolución, espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) con el fin de fortalecer la caracterización de los puntos cuánticos y relacionar las propiedades ópticas con las características de la superficie y de la estructura de los materiales propuestos.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Registro único de proyectos
Modalidad:Registro único de proyectos
Responsable