Síntesis y caracterización de carbon-dots a partir de una fuente renovable

Abstract

RESUMEN: Los Carbon-Dots (C-Dots) son nanopartículas fluorescentes que están formadas mayoritariamente por elementos de carbono, su atractivo se encuentra en propiedades como su fluorescencia, biocompatibilidad y bajo costo de obtención, esta última es gracias al aprovechamiento de productos de desecho o materia orgánica de origen vegetal (biochar). Este trabajo de grado tiene como objetivo obtener C-Dots a partir de biochar de Elaeis guineensis (palma africana de aceite) por medio de síntesis verde para su potencial uso; para esto se llevaron a cabo diferentes métodos de producción de materiales nanométricos y se evaluó el efecto tanto de la naturaleza del precursor de carbono, como las variaciones de tiempo de carbonización y método utilizado para la síntesis (horno, autoclave y microondas), en las propiedades finales de los C-Dots. Además de esto, se compararon los resultados alcanzados con otro tipo de C-Dots altamente estudiados y estandarizados como los obtenidos a partir de ácido cítrico y se evaluó el impacto de un precursor de nitrógeno en las propiedades ópticas de estos últimos, utilizando técnicas de caracterización como la espectrofotometría de fluorescencia, que mide su intensidad y emisión de luz; potencial ζ, para la estabilidad coloidal; dispersión de luz dinámica, para el tamaño de las partículas y espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier para conocer los grupos funcionales en su superficie. También, a través de una revisión sistemática de la literatura se buscó analizar la importancia de los C-Dots en las últimas décadas, encontrando gran cantidad de aplicaciones en distintas áreas que no son solo científicas sino también prácticas como partes de dispositivos emisores de luz (LEDs), debido a la versatilidad que este tipo de tecnología posee. Cabe señalar, que los C-Dots obtenidos pueden ser potencialmente utilizados en aplicaciones como diagnóstico y tratamientos de enfermedades como el cáncer, tratamiento de aguas residuales e incluso fabricación de componentes electrónicos, debido a la semejanza de las propiedades obtenidas con los requerimientos de cada aplicación

ABSTRACT: Carbon-Dots (C-Dots) are fluorescent nanoparticles that are formed mostly by carbon elements, their attractiveness is found in properties such as their fluorescence, biocompatibility and low cost of production, the latter is thanks to the use of waste products or organic matter of plant origin (biochar). This work aims to obtain C-Dots from biochar of Elaeis guineensis (African oil palm) through green synthesis for its potential use; for this, different methods of production of nanometric materials were carried out and the effect of both the nature of the carbon precursor and the variations of carbonization time and method used for the synthesis (oven, autoclave and microwave) on the final properties of the C-Dots was evaluated. Additionally, the results achieved were compared with other type of highly studied and standardized C-Dots such as those obtained from citric acid and the impact of a nitrogen precursor on the optical properties of the latter was evaluated, using characterization techniques such as fluorescence spectrophotometry, which measures their intensity and light emission; ζ potential, for colloidal stability; dynamic light scattering, for particle size; and Fourier transform infrared spectroscopy for functional groups on their surface. Also, through a systematic review of the literature, it was sought to analyze the importance of C-Dots in recent decades finding many applications in different areas that are not only scientific but also practical as parts of light emitting devices (LEDs), due to the versatility that this type of technology possesses. It should be noted that the C-Dots obtained can potentially be used in applications such as diagnosis and treatment of diseases such as cancer, wastewater treatment and even manufacture of electronic components, due to the similarity of the properties obtained with the requirements of each application.