Structural Investigation of molecular films by scanning force microscopy

Os filmes moleculares constituídos por complexos polipiridínicos de rutênio, clusters trigonais de acetato de rutênio e porfirinas polimetaladas, tem sido investigados de forma sistemática, proporcionando uma ampla variedade de interfaces funcionais, para uso em dispositivos eletrônicos, sensores, células electrocatalíticas e de fotoconversão de energia. Tais filmes tem sido gerados por meio de métodos conhecidos como dip coating, drop casting, e deposição química/eletroquímica, apresentando aspectos morfológicos extremamente ricos, os quais foram investigados nesta tese, por meio de microscopia de varredura de sonda. Estudos de microscopia de força atômica foram dirigidos para os filmes moleculares gerados por dip coating. As imagens foram analisadas com bons resultados através do Programa da Gwyddion, permitindo a avaliação dos parâmetros de rugosidade envolvidos nas formas e distribuição dos grãos superficiais. Os filmes obtidos por drop casting foram investigados por meio da microscopia de força atômica, MACMode, apresentando uma grande variedade morfológica, associada principalmente com o processo de dewetting, sob a influência de interações moleculares específicas. A eletropolimerização dos complexos foi monitorada por meio de AFM condutivo, permitindo sondar as características condutoras dos filmes poliméricos. Filmes de DNA e nanopartículas magnéticas ancoradas sobre superfície de ouro foram investigados através de AFM MACMode, e AFM magnético, respectivamente. Finalmente, uma nova abordagem de sondas ultrassensitivas, foi explorada através da imobilização de nanopartículas magnéticas sobre MACLevers, ampliando os limites de detecção gravimétrica até sub-picograma.Molecular films constituted by ruthenium polypyridine complexes, triangular ruthenium acetate clusters, and polymetallated porphyrins have been systematically investigated, providing a wide range of functional interfaces for electronic devices, sensors, photoconversion and electrocatalytical cells. Such films have been generated by dip coating, drop casting and electrochemical deposition, displaying very rich morphological aspects, which have been investigated by means of scanning probe microscopy. AFM studies have been carried out for the molecular films generated by dip coating. The images were successfully analysed using the Gwyddion software, allowing the evaluation of the rugosity parameters determining the grain shapes and distribution over the films. The films obtained by drop casting have been investigated by means of MACMode SFM, exhiting a wide variety of morphologies, mainly associated with the dewetting of the samples, under the influence of specific molecular interactions. Electropolymerization of molecular complexes have been monitored by SFM techniques, including the electroconducting mode to probe the conductivity of the polymeric films. Gold anchored films of DNA and magnetic nanoparticles have also been successfully investigated by MACMode SFM and magnetic SFM techniques, respectively. Finally, a new approach for ultra-sensitive probes, based on the immobilization of magnetic nanoparticles onto the MACLevers has been devised, allowing the detection of sub-picogram amounts of analyte