Los resultados, publicados recientemente en "Nature Synthesis", responden a una pregunta fundamental en la ciencia de los materiales: ¿es posible sintetizar experimentalmente polímeros potencialmente altamente conductores sin necesidad de dopaje externo?
Los solitones son el nombre corto de “ondas solitarias”. Son unas cuasipartículas con unas exóticas propiedades cuánticas que les hacen mantienen su forma mientras se propagan o tras chocar contra obstáculos. Investigadores de IMDEA Nanociencia (Madrid), CiQUS (Santiago de Compostela) y la Academia Checa de Ciencias han descubierto que los polímeros que tienen un número impar de monómeros facilitan la aparición de solitones que pueden llevar carga eléctrica, y los haría altamente conductores y atractivos como nanocables moleculares.
Los polímeros π-conjugados son una clase de macromoléculas que presentan una alternancia de enlaces simples y dobles a lo largo de su columna vertebral, lo que permite la deslocalización de los electrones. Su estructura electrónica única los hace altamente conductores y muy atractivos para paneles solares o diodos emisores de luz. Para mejorar sus propiedades electrónicas, los polímeros se pueden dopar con átomos o grupos funcionales. Sin embargo, la estructura y la estabilidad de la molécula se ven afectadas.
En un nuevo estudio, los investigadores han presentado una nueva reacción para diseñar polímeros altamente conductores. Han demostrado que es posible unir monómeros de una manera extremadamente selectiva y eficiente en una superficie metálica, lo que permite el diseño de polímeros π-conjugados. Además, los investigadores explotan la paridad estructural de los polímeros (número par o impar de monómeros) para permitir la aparición de estados de solitón in-gap, que se extienden espacialmente varios nanómetros a lo largo de la columna vertebral del polímero.
Los resultados, publicados recientemente en Nature Synthesis, responden a una pregunta fundamental en la ciencia de los materiales: ¿es posible sintetizar experimentalmente polímeros potencialmente altamente conductores sin necesidad de dopaje externo? Los autores demuestran que los conceptos teóricos de predicción de la paridad estructural pueden ser un factor esencial a tener en cuenta a la hora de diseñar nanomateriales a medida, que exhiban cuasipartículas topológicas. Este enfoque podría conducir a dispositivos electrónicos más eficientes, rentables y sostenibles que incorporen nanocables 1D.
Este trabajo es el resultado de una colaboración entre investigadores del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia (IMDEA Nanociencia), el Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS), la Universidad de Santiago de Compostela, el Instituto de Física de la Academia Checa de Ciencias y el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y está parcialmente financiado por la acreditación de Excelencia Severo Ochoa otorgada a IMDEA Nanociencia (CEX2020-001039-S) y por la acreditación Centro de Investigación de Galicia otorgada al CiQUS (ED431G 2019/03).
Referencia bibliográfica:
Kalyan Biswas, Jesús Janeiro, Aurelio Gallardo, Marco Lozano, Ana Barragán, Berta Álvarez, Diego Soler-Polo, Oleksandr Stetsovych, Andrés Pinar Solé, Koen Lauwaet, José M. Gallego, Dolores Pérez, Rodolfo Miranda, José I. Urgel*, Pavel Jelínek*, Diego Peña* and David Écija*. Designing highly delocalized solitons by harnessing the structural parity of π-conjugated polymers. Nature Synthesis (2024). DOI: 10.1038/s44160-024-00665-8
