Semiconductor Nanoparticles as Platform for Bio-Applications and Energy Related Systems

Abstract

Aquesta tesi està dedicada a la síntesi, caracterització i aplicacions de diferents nanomaterials que presenten la propietat de ser semiconductors. Aquesta dividida en tres blocs, en els quals, en el primer d'ells es parla sobre quantum dots (QDs), que són nanoparticulas fluorescents la longitud d'ona d'emissió varia amb la mida. Aquests materials s'estan utilitzant últimament com a substituts dels colorants orgànics ja que presenten avantatges, la principal és que no perden la seva emissió amb el temps. Aquests QDs han estat usats per estudiar la seva interacció amb l'or (que augmenta la seva intensitat de fluorescència), han estat encapsulats usant polímers per usar-los com a controls en citometria de flux i per silica per usar-los (un cop units a un peptido i un colorant orgànic adequat) com a detectors de fibrosi quística. Finalment també han estat usats en aquesta tesi per intentar seguir el moviment d'un receptor en plaquetes.

En el segon bloc de la tesi es parla de up conversió nanoparticles, la diferència enfront dels QDs és que s'exciten a major longitud d'ona a la que emeten, pel que són capaços d'absorbir en el infraroig i emetre en el visible, fent-ideals per a aplicacions en biologia. En aquesta tesi es van usar per a reconèixer un receptor en neutrofilos i per introduir-lo dins de hidrotalcites (material que no és reconegut pel cos com estrany) per així poder alliberar-ho en l'organisme.

Finalment, en el tercer bloc s'han sintetitzat materials per catalisis (sulfur de bismut) i per cel·les solars (òxid de titani)

Esta tesis esta dedicada a la sintesis, caracterizacion y aplicaciones de diferentes nanomateriales que presentan la propiedad de ser semiconductores. Esta dividida en tres bloques, en los cuales, en el primer de ellos se habla sobre quantum dots (QDs), que son nanoparticulas fluorescentes cuya longitud de onda de emision varia con el tamaño. Dichos materiales se estan usando ultimamente como sustitutos de los colorantes organicos ya que presentan ventajas, la principal es que no pierden su emision con el tiempo. Estos QDs han sido usados para estudiar su interaccion con el oro (que aumenta su intensidad de fluorescencia), han sido encapsulados usando polimeros para usarlos como controles en citometria de flujo y por silica para usarlos (una vez unidos a un peptido y un colorante organico adecuado) como detectores de fibrosis quistica. Finalmente tambien han sido usados en esta tesis para intentar seguir el movimiento de un receptor en plaquetas.

En el segundo bloque de la tesis se habla de up conversion nanoparticles, cuya diferencia frente a los QDs es que se excitan a mayor longitud de onda a la que emiten, por lo que son capaces de absorber en el infrarojo y emitir en el visible, haciendolos ideales para aplicaciones en biologia. En esta tesis se usaron para reconocer un receptor en neutrofilos y para introducirlo dentro de hidrotalcitas (material que no es reconocido por el cuerpo como extraño) para asi poder liberarlo en el organismo.

Finalmente, en el tercer bloque se han sintetizado materiales para catalisis (sulfuro de bismuto) y para celdas solares (oxido de titanio).

This thesis is dedicated to the synthesis, characterization and application of different nanomaterials that are semiconductors. It is divided in three blocks, in the first one we talk about quantum dots (QDs), that are fluorescent nanoparticles whose wavelength of emission changes with size. Such materials are being used as substitutes of organic dyes, due to the many advantages they present, the main one is that the fluorescence is not lost with time. These QDs have been used to study their interaction with gold ( that increases the fluorescence intensity), they have been encapsulated with polimers to be used as controls in flow cytometry or by silica to use them as sensors for cystic fibrosis (once they have been attatched to the right polymer and dye). Finally, in this thesis, they have been also used to track the movement of a platelet receptor.

In the second block we talk about up conversion nanoparticles, which only difference regarding QDs is that they are excited using a longer wavelength than the emission, so they are able to absorb in the infrared and emit in the visible range of light, making them ideal for biological applications. We have use this materials to recognice an specific receptor in neutrophils as well as to be surrounded by hydrotalcite (body friendly material) so it can be released in the organism.

Finally, in the third block we have syntesized materials for catalysis (bismuth sulfide) and for solar cells (titanium oxide for perovskite solar cells).