[ca] L'electrònica molecular té com a objectiu utilitzar molècules individuals o un conjunt de molècules funcionals com a components actius en dispositius. Per avançar en aquest camp, existeix una clara necessitat d'immobilitzar les molècules en superfícies. Aquesta tesi es centra en la preparació de monocapes auto-assemblades (Self-Assembled Monolayers, SAMs) basades en molècules funcionals per al desenvolupament de superfícies interruptores intel·ligents i sensors electroquímics. S'han desenvolupat SAMs basades en molècules redox actives, les propietats de les quals es poden modular electroquímicament. En primer lloc, s'ha demostrat l'optimització de dues metodologies per preparar SAMs sobre or basades en radicals orgànics derivats d'urazol. Aquests radicals mostren una estabilitat limitada en solució, ja que tendeixen a dimeritzar i no és possible aïllar-los en estat sòlid. Generant in situ el radical o emprant el precursor, s'han pogut preparar SAMs radicalàries, exhibint activitat magnètica i redox. En segon lloc, s'han sintetitzat SAMs incorporant punts quàntics semiconductors (Quantum Dots, QDs) funcionalitzats amb ferrocè (Fc). La intensitat d'emissió (lectura òptica) dels QDs s'ha pogut modular canviant l'estat redox del Fc ancorat (escriptura elèctrica). Amb aquesta estratègia s'han aconseguit interruptors binaris i ternaris altament estables i reversibles. A més a més, s'han dissenyat SAMs per desenvolupar sensors altament sensibles utilitzant interaccions supramoleculars entre la superfície modificada i l'analit. Sota aquesta premissa, s'ha fabricat un sensor impedimètric amb l'objectiu de detectar selectivament contaminants d'hidrocarburs aromàtics policíclics (Policyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs) en aigua. S'ha demostrat que els PAHs ancorats en superfície poden interactuar selectivament amb una altra molècula PAH específica gràcies a interaccions π- entre molècules aromàtiques petites idèntiques. Finalment, s'ha desenvolupat un sensor de pH basat en un transistor d'efecte de camp orgànic modulat per un electròlit (Electrolyte-Gated Field-Effect Transistor, EGOFET), capaç de funcionar en un ampli rang de pH, de 1 a 10, amb alta sensibilitat. En aquest dispositiu, s'ha utlitzat un elèctrode de carboni magnètic capaç de capturar nanopartícules magnètiques funcionalitzades. La formació del complex host-guest entre les ß-ciclodextrines ancorades i l'imidazol s'ha emprat com a indicació indirecta del pH de la solució.

[en] Molecular electronics aims to employ individual or an ensemble of functional molecules as active components in devices. To progress in this field there is a clear need of immobilizing the target molecules on surfaces. This Thesis is focused on the preparation of functional molecular self-assembled monolayers (SAMs) for the development of smart switchable surfaces and electrochemical sensors. Electrochemically switchable SAMs based on redox active molecules have been developed. First, two methodologies have been demonstrated to prepare SAMs on gold based on an urazole organic radical. Urazole radicals show limited stability in solution since they tend to dimerize and are not possible to be isolated in solid state. By generating in situ the radical or by employing a SAM of a radical precursor, the radical SAMs were successfully achieved exhibiting magnetic and redox activity. Secondly, SAMs of semiconductor quantum dots (QDs) functionalized with ferrocene (Fc) have been prepared. The emission intensity (optical output) of the QDs was tuned by changing the redox state of the grafted Fc (electrical input). Highly stable and reversible binary and ternary switches were realised. Furthermore, SAMs have been employed to develop highly sensitive sensors based on the supramolecular interactions between the modified surface and the analyte. Based on this, an impedimetric sensor platform to selectively detect Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) pollutants in water has been prepared. It has been shown that surface-anchored PAHs can selectively interact with a specific PAH target thanks to the unique π-stacking interactions between identical small aromatic molecules. Finally, a pH sensor based on an electrolyte-gated organic field-effect transistor (EGOFET) able to operate in a wide pH range (i.e., from 1 to 10) with high sensitivity was fabricated. In this device a magnetic carbon electrode able to trap functionalised magnetic nanoparticles in its surface was used as gate contact. The pH dependent host-guest complex formation between grafted ß-cyclodextrins and imidazole was exploited as indirect indication of the solution pH.