Resumen
     
     La presente tesis se ha desarrollado en la frontera de diferentes disciplinas tales como la Química de Coordinación, la Química Supramolecular y la Ciencia de Materiales para poder alcanzar el objetivo de la misma que ha consistido en el diseño y construcción de puertas moleculares, entendiendo estas como mecanismos básicos que pudieran modular el acceso a determinados sitios y cuyo estado (abierto o cerrado) pudiera ser controlado a voluntad por ciertos estímulos externos tales como estímulos iónicos, electroquímicos, fotoquímicos, etc.
     En concreto se planteó la Tesis Doctoral sobre la idea de desarrollar puertas moleculares basadas en sistemas híbridos orgánico-inorgánicos. Para ello, se ha trabajado con sólidos mesoporosos de la familia MCM-41 y UVM-7 que constan de cavidades preorganizadas de forma que el sistema de poros no sólo es homogéneo en tamaño sino también en forma y periodicidad. Además, al poseer elevada superficie específica (interna y externa) han resultado soportes idóneos para la obtención de sistemas altamente funcionalizados. 
     En primer lugar, se ha llevado a cabo el desarrollo y estudio de una puerta molecular controlada iónicamente. El mecanismo de apertura-cierre está idealmente relacionado con la interacción por enlaces de hidrógeno entre aminas (puerta abierta) y la repulsión entre grupos amonio (puerta cerrada). Cuando las aminas ancladas en la superficie externa al poro nanoscópico están protonadas adoptan una conformación rígida (debido a la repulsión entre grupos amonio cargados positivamente) que las empuja hacia la apertura del poro. Uno de los aspectos clave en relación con el desarrollo de puertas moleculares, ha sido probar que la función de “apertura y cierre” puede ser controlada a voluntad mediante estímulos externos. En este sentido, se ha utilizado dos aproximaciones diferentes para probar el funcionamiento de la puerta: a) detectar la entrada (controlada mediante estímulos externos) de especies en disolución hacia los nanoporos y b) estudiar la liberación de moléculas contenidas en los nanoporos hacia la disolución. La primera aproximación, que es más compleja de controlar, se ha llevado a cabo mediante reacciones acopladas que dieran una señal fácilmente observable como el cambio de color y que sólo pudieran ocurrir si la especie estudiada entrara en el interior de los poros nanométricos. 
     En segundo lugar se realizó un estudio completo del comportamiento de puertas nanoscópicas de base molecular controladas mediante la presencia de ciertos aniones y cambios de pH. Las puertas moleculares han sido obtenidas mediante el anclaje de poliaminas en la superficie externa de materiales mesoporosos tipo MCM-41. El estudio del control de la apertura y cierre de la puerta se ha  realizado a través del seguimiento de la liberación del colorante [Ru(bipi)3]2+ que había sido previamente introducido en el interior de los poros. Se ha ensayado la liberación a diferentes pHs y con diversos aniones tales como cloruro, sulfato, fosfato y ATP, observándose cambios significativos en el proceso de liberación tanto al modificar el pH como, fijando el pH, al modificar el anión presente en la disolución. Se han realizado también simulaciones de dinámica molecular como aproximación a la comprensión del mecanismo de apertura y cierre de las puertas, así como un estudio de las cinéticas de liberación mediante su ajuste matemático.
     Además, se ha aplicado el concepto de puertas moleculares nanoscópicas como una nueva aproximación al diseño de procesos de reconocimiento óptico en disolución acuosa. La idea implica procesos de coordinación selectiva acoplados a un control del transporte de masa (colorante). El material diseñado implica la utilización de sólidos organizados tridimensionalmente a nivel nanoscópico (sólidos mesoporosos) que han sido funcionalizados en la superficie exterior con ciertos grupos coordinantes (aminas por ejemplo) y cuyos poros han sido cargados con un colorante adecuado. En ausencia de las especies a detectar este material tiene su puerta “abierta” y se produce la liberación del colorante de los poros a la disolución. Sin embargo, la presencia de la especie a detectar produce el “cerrado” de la puerta a través de procesos de complejación con los grupos orgánicos que forman la puerta, inhibiendo la liberación del colorante. Por tanto, mediante el adecuado diseño de los “grupos puerta” es posible obtener dispositivos de reconocimiento específico a través de la inhibición de la liberación del colorante. En este trabajo se ha comprobado el funcionamiento de esta aproximación utilizando un sólido funcionalizado en el exterior con poliaminas para el reconocimiento cromogénico específico del anión ATP.
     Por último, también se ha diseñado un material que presenta doble funcionalidad: la detección y la adsorción simultaneas de mercurio(II) en disoluciones acuosas. El sólido mesoporoso se funcionalizó con grupos tiol que posteriormente se hicieron reaccionar con la escuaridina resultando en la formación de un derivado 2,4-bis(4-dialquilaminofenil)-3-hidroxi-4-alquilsulfanilciclobut-2-enona (PAS) anclado al soporte silícico inorgánico. Cuando la especie a detectar, el catión Hg2+, está presente en la disolución tiene lugar la reacción entre dicho catión y el fragmento PAS anclado en el sólido, dando la liberación del colorante escuaridina a la disolución, que adquiere el color azul intenso del colorante y una elevada fluorescencia. Este proceso permite que la capacidad de extraer mercurio, que este tipo de materiales presenta, se complemente con la detección a “simple vista” del mercurio presente en la disolución.