Síntesis de nuevos nanomateriales bidimensionales basados en carburos ternarios con potencial aplicación en biosensores

Con el otorgamiento del premio Nobel al estudio del grafeno en el año 2010, la obtención de nuevos materiales bidimensionales 2D ha atraído gran interés científico en los últimos años. La alta relación superficie-volumen, así como la ausencia (o bajo grado) de interacciones entre sus estructuras laminares originan una combinación única de propiedades electrónicas, ópticas, mecánicas y químicas que los diferencian de los materiales 3D. En el 2011 se reportó una nueva familia de materiales 2D denominados MXenos que surgen a partir de un proceso de disolución química selectiva del elemento A de las denominadas fases MAX. Las fases MAX son carburos/nitruros ternarios con fórmula general Mn+1AXn donde M es un metal de transición (Ej. Ti, Cr, Zr), A un elemento del grupo IIIA y IVA (Ej. Al, Si) y X es carbono o nitrógeno. Los MXenos poseen estructura nanolaminar, alta área superficial, conductividad eléctrica, hidrofilicidad, actividad electrocatalítica, alta capacidad de adsorción, etc. Por lo tanto, ofrecen alto potencial de aplicabilidad en áreas de energía, medio ambiente y salud. Los MXenos usualmente se preparan por ataque químico de partículas de fases MAX en soluciones de HF u otros ácidos en presencia de sales de fluoruro. Dichos procesos consumen mucho tiempo ya que requieren tiempos largos de ataque y varios ciclos de limpieza para obtener partículas de MXenos. Recientemente, la aplicación de MXenos en biosensores ha atraído mucho interés científico. En este sentido, los Mxenos pueden ser usados en electrodos para sensores electroquímicos de biomoléculas que poseen electroactividad. Este proyecto propone una metodología para la síntesis de MXenos basada en la modificación de películas delgadas del material precursor (Fases MAX Ti2AlC y Ti3AlC2) que se obtiene por pulverización catódica. Luego, se estudiará el proceso de disolución selectiva del Al para la obtención de los MXenos (Ti2C y Ti3C2). El hecho de trabajar con material precursor en forma de capas delgadas facilita el proceso de ataque químico ya que se requieren tiempos cortos así como agentes de ataque en menor concentración. Esta ruta es una alternativa nueva que permite obtener MXenos en forma de una capa delgada adherida a un sustrato. Ello conlleva a la obtención de electrodos basados en MXenos. Finalmente, se evaluará su desempeño de los electrodos en sensores electroquímicos para la detección y cuantificación de biomoléculas de diagnóstico en la salud (Ej. glucosa, neurotransmisores).