presentación de powerpoint - csic · · existen muchos métodos de procesar partículas y de...

Nanopartiacuteculas polimeacutericas

Preparacioacuten

y aplicaciones

Edgar Gutieacuterrez middot Soft and polymeric Matter Group middot Dpto de Fiacutesica Macromolecular middot Instituto de Estructura de la Materia


NANOTUBOS NANOFIBRAS NANOPARTIacuteCULAS

La investigacioacuten en nanotecnologiacutea es uno de los campos maacutes activos de

la actualidad El confinamiento de poliacutemeros en nanoestructuras es de

enorme intereacutes para la electroacutenica fotoacutenica medicina o biotecnologiacutea


Un poliacutemero es una macromoleacutecula compuesta de N unidades de repeticioacuten

Propiedades del material

middot Estructura quiacutemica

middot Peso molecular

middot Cristalinidad

middot Copoliacutemero mezclashellip

middot Confinamiento geomeacutetrico

Monoacutemero Estireno Poliacutemero poliestireno


Una macromoleacutecula confinada en una esfera caacutepsula hilo filmhellip tiene sus

movimientos maacutes restringidos que en masa Por eso las propiedades pueden

ser modificadas sin tener que volver a sintetizar el poliacutemero (1)

AFM Imagen nanocaacutepsulas de PLA (aacutecido polilaacutectico) (2)

Difractometriacutea de Rayos X y Calorimetriacutea diferencial de barrido De P(VDF-TrFE) en bulk y en nanopartiacuteculas


Las aplicaciones que puedan tener las nanopartiacuteculas de poliacutemero estaacuten

determinadas por sus propiedades fiacutesicas su tamantildeo y morfologiacutea interna y

superficial Todos estos factores pueden ser modificados seguacuten queacute meacutetodo

de elaboracioacuten de nanopartiacuteculas usemos

MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN

Ablacioacuten laacuteser Polimerizacioacuten Procesado

Nanoprecipitacioacuten de partiacuteculas (3)

Polimerizacioacuten por emulsioacuten

Irradiacioacuten laacuteser sobre thin film


Meacutetodos de elaboracioacuten de nanopartiacuteculas

middot Desde el monoacutemero polimerizacioacuten por emulsioacuten (3)

polimerizacioacuten en interfase (4)

middot Desde el poliacutemero en soacutelido precipitacioacuten diaacutelisis

solvent evaporation mini-emulsioacuten

middot Otros meacutetodos ablacioacuten laacuteser (5)


Buen disolvente

Poliacutemero

El meacutetodo de precipitacioacuten consiste en provocar el colapso de las cadenas

polimeacutericas intercambiando el medio en que estaacuten disueltas por otro no

soluble (agua)

Suspensioacuten de partiacuteculas en agua

Mal disolvente


Precipitacioacuten por diaacutelisis (6) 119879119894119898119890 119904119901119890119899119905~48 ℎ119900119906119903119904

119879119894119898119890 119904119901119890119899119905~20 ℎ119900119906119903119904 Precipitacioacuten por lsquoflashrsquo (7)

1 PVDF polifluoruro de vinilideno (poly-11-difluoroethene) PVDF se obtiene con

la polimerizacioacuten del fluroruro de vinilideno (119862211986721198652) PVDF puede presentar fase

ferroeleacutectrica si es debidamente tratado

2 P(VDF-TrFE) copoliacutemero aleatorio sintetizado con dos homopoliacutemeros PVDF y

politrifluoroetileno (PTrFE) Presenta comportamiento ferroeleacutectrico espontaacuteneo

PVDF

Schematic of the β phase crystal structure for P(VDF-TrFE)

FJ Baltaacute Calleja et al Advance in Polymer Science Vol 108 1993 D Mao et al FerroelectricsmdashPhysical Effects Mickael Lallart Ed InTech 78 (2011)



AFM = Atomic Force Microscopy

Modo tapping (contacto intermitente)


Nanopartiacuteculas de PVDF precipitadas con los meacutetodos de diaacutelisis y lsquoflashrsquo


Nanopartiacuteculas de P(VDF-TrFE) precipitadas con los meacutetodos de diaacutelisis y lsquoflashrsquo


Impresioacuten por lsquoinkjetrsquo de tintas hechas con suspensiones de nanopartiacuteculas

en agua

Impresioacuten por lsquoinkjetrsquo

Nanopartiacuteculas polimeacutericas Impresioacuten por lsquoinkjetrsquo

P(VDF-TrFE) Nanoparticles






PVDF Nanoparticles



PEDOTPSS in Water

Perfil espesor film de PEDOTPSS con nanopartiacuteculas medido con AFM

Poliacutemero conductor

Poli(34-etilendioxitiofeno)-poli(estireno sulfonato)

Microscopio oacuteptico filmes de PEDOTPSS con nanopartiacuteculas


Impresioacuten por lsquoinkjetrsquo de nanopartiacuteculas sobre superficies polimeacutericas

estructuradas por laacuteser (LIPSS) (8)


PEDOTPSS sobre LIPSS de P3HT

P3HT poli(3-hexiltiofeno-25-diil

Nanopartiacuteculas de P(VDF-TrFE) sobre LIPSS de P3HT


Las nanopartiacuteculas polimeacutericas tienen uso en un gran nuacutemero de aplicaciones

como funcionalizacioacuten de superficies adhesivos sistemas de liberacioacuten de

faacutermacos ceacutelulas orgaacutenicas fotovoltaicas memorias o dispositivos

nanomecaacutenicos

Aplicaciones

Liberacioacuten de faacutermacos desde nanopartiacuteculas por lsquotime-releasersquo (9)

Geles adhesivos a partir de nanopartiacuteculas (10)

Ceacutelulas fotovoltaicas con nanopartiacuteculas ferroeleacutectricas integradas en la capa activa (11)


Nanopartiacuteculas de poliacutemero ferroeleacutectrico

(PVDF-TrFE) integradas en la capa activa

han aumentado la eficiencia energeacutetica del

dispositivo (11)

Aplicaciones

Ceacutelulas fotovoltaicas orgaacutenicas

Memorias no volaacutetiles

Memorias no volaacutetiles (conservan

informacioacuten sin suministro

de energiacutea) nanomeacutetricas

fabricadas con capas de

poliacutemero ferroeleacutectrico (12)

Piezoelectricidad

Los poliacutemeros ferroeleacutectricos son piezoeleacutectricos

es decir la polarizacioacuten de las moleacuteculas

debido al campo eleacutectrico viene acompantildeada de

deformaciones del material (13)


Resumen

middot La preparacioacuten de nanopartiacuteculas polimeacutericas a partir de un poliacutemero en bulk es un meacutetodo sencillo raacutepido y versaacutetil para confinar muchos tipos de poliacutemeros (se han hecho nanopartiacuteculas de un gran nuacutemero de poliacutemeros) a escala nanomeacutetrica middot El meacutetodo de precipitacioacuten consigue esferas de menos de 100 nanoacutemetros middot Existen muchos meacutetodos de procesar partiacuteculas y de depositarlas sobre muestras La impresioacuten por ink-jet es un meacutetodo automaacutetico y muy versaacutetil de deposicioacuten middot Las partiacuteculas polimeacutericas tienen aplicaciones en multitud de campos que usan nanotecnologiacutea En concreto nanopartiacuteculas de poliacutemero ferroeleacutectrico tienen utilidad para ceacutelulas fotovoltaicas orgaacutenicas memorias no volaacutetiles o dispositivos piezoeleacutectricos


Referencias

(1)Zhang et al Polymer Physics vol51 issue 7 574-586 2013

(2)DE Martiacutenez-Tong Ph D Thesis 2014

(3)Nagavarma et al Asian Journal of Pharm vol 5 sup 3 2012

(4)K Landfester et al Polymer Chemistry vol 48 3 493-515 2010

(5)DE Martiacutenez-Tong et al Applied Surface Science 2016

(6)DE Martiacutenez-Tong et al Polymer 56 428-434 2015

(7)C Zhang et al Soft Matter vol 8 86-93 2012

(8)E Rebollar et al European Polymer Journal vol 73 162-174 2015

(9)Nguyen et al Biomacromolecules vol 14 issue 2 495-502 2013

(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014

(11) Xiao et al Advance Energy Materials vol 3 issue 12 1581-1588 2013

(12) KH Lee et al Advanced Materials vol 21 issue 42 4287-4291 2009

(13) Chang et al Nano Letters vol 10 726-731 2010

Nanopartiacuteculas polimeacutericas iexclGracias por vuestra atencioacuten

httpwwwsoftmatpoliemcsicesindexhtml

edgargutierreziemcfmaccsices

Edgar Gutieacuterrezsup1 Jing Cuisup1 Aacutelvaro Rodriacuteguezsup1 Tiberio A Ezquerrasup1 Mari Cruz Garciacutea-Gutieacuterrezsup1 Amelia Linaressup1 Esther Rebollarsup2 Aurora Nogalessup1 Aiumlda Vareasup3 Albert Cirerasup3 Anna Vilagravesup3 Ismael Gabaldonsup3 sup1Instituto de Estructura de la Materia (IEM) Serrano 121 28006 Madrid sup2Instituto de Quiacutemica-Fiacutesica Rocasolano (IQFR) Serrano 119 28006 Madrid

sup3Universitat de Barcelona (UB) Facultat de Fiacutesica Carrer de Martiacute i Franquegraves 1-11 08028 Barcelona


NANOTUBOS NANOFIBRAS NANOPARTIacuteCULAS

La investigacioacuten en nanotecnologiacutea es uno de los campos maacutes activos de

la actualidad El confinamiento de poliacutemeros en nanoestructuras es de

enorme intereacutes para la electroacutenica fotoacutenica medicina o biotecnologiacutea


































Buen disolvente

Poliacutemero



soluble (agua)


Mal disolvente









PVDF













en agua









PVDF Nanoparticles



PEDOTPSS in Water
















nanomecaacutenicos

Aplicaciones








dispositivo (11)

Aplicaciones








Piezoelectricidad






Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014










































Buen disolvente

Poliacutemero



soluble (agua)


Mal disolvente









PVDF













en agua









PVDF Nanoparticles



PEDOTPSS in Water
















nanomecaacutenicos

Aplicaciones








dispositivo (11)

Aplicaciones








Piezoelectricidad






Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014

















PVDF













en agua









PVDF Nanoparticles



PEDOTPSS in Water
















nanomecaacutenicos

Aplicaciones








dispositivo (11)

Aplicaciones








Piezoelectricidad






Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014


















en agua









PVDF Nanoparticles



PEDOTPSS in Water
















nanomecaacutenicos

Aplicaciones








dispositivo (11)

Aplicaciones








Piezoelectricidad






Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014
















PVDF Nanoparticles



PEDOTPSS in Water
















nanomecaacutenicos

Aplicaciones








dispositivo (11)

Aplicaciones








Piezoelectricidad






Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014











PEDOTPSS in Water
















nanomecaacutenicos

Aplicaciones








dispositivo (11)

Aplicaciones








Piezoelectricidad






Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014




















nanomecaacutenicos

Aplicaciones








dispositivo (11)

Aplicaciones








Piezoelectricidad






Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014













dispositivo (11)

Aplicaciones








Piezoelectricidad






Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014










Resumen



Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014










Referencias










(10)Rose et al Nature 505 382-385 2014









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