Estudio teórico de la adsorción y detección de la Urea en Siliceno Prístino para Biosensores Usados en Agricultura

Abstract

La detección eficiente y selectiva de moléculas como la urea, es de gran importancia para el monitoreo de sistemas agrícolas, la optimización de la dosis de fertilizantes usados para el cultivo y el cuidado de los suelos. Sin embargo, los sensores convencionales presentan limitaciones en términos de sensibilidad, selectividad y condiciones de operación. En este contexto, los nanomateriales, en específico los bidimensionales como las monocapas, han surgido como alternativas prometedoras debido a su alta reactividad superficial. En este trabajo, mediante cálculos a primeros principios basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT), se analizó la adsorción de una molécula de urea sobre una siliceno prístino, con el objetivo de evaluar su potencial aplicación como material sensor en sistemas de monitoreo agrícola. Se analizaron cuenta cinco diferentes orientaciones de la molécula de urea sobre la superficie del siliceno, determinando la configuración energéticamente más favorable. Para esta configuración, se evaluaron la energía de adsorción, transferencias de carga y las propiedades electrónicas del sistema urea – siliceno. Los resultados muestran una interacción favorable entre el siliceno y la molécula de urea, con una energía de adsorción de (0.85 eV), además de una transferencia de cargar de (0.457|e|), nos dice que la molécula está cediendo carga al Siliceno. Los resultados indican que siliceno prístino como un candidato para aplicaciones de detección de urea y con posibles aplicaciones en sistemas agricolas.

Keywords: Urea; DFT; Siliceno.