Moléculas en un cartón de huevos
Cómo se pueden utilizar las superficies de agua para producir materiales funcionales
La producción de monocapas de alta calidad -es decir, de una sola molécula- es muy importante para los componentes optoelectrónicos, como los diodos orgánicos emisores de luz que se utilizan actualmente en los teléfonos móviles modernos: Se puede aumentar tanto la vida útil como la eficiencia energética. Científicos del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros, en colaboración con la Universidad Técnica de Dresde, han utilizado el láser para investigar cómo las superficies del agua pueden utilizarse como plantilla para la disposición regular de las moléculas y qué mecanismos fisicoquímicos subyacen a ello.
Moléculas en un cartón de huevos: cómo se pueden utilizar las superficies de agua para producir materiales funcionales
Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Un equipo del MPI para la Investigación de Polímeros ha investigado cómo las moléculas pueden organizarse bajo el control de una superficie de agua.
Los diodos orgánicos emisores de luz están formados por muchas capas finas, algunas de las cuales sólo tienen una molécula de grosor. La "química sobre el agua" -el uso de las superficies de agua para influir en las reacciones químicas-, descubierta en la década de 1980, es un candidato prometedor para producir tales capas. Al igual que un cartón de huevos, este tipo de química ofrece la posibilidad de forzar selectivamente a las moléculas a formar una estructura cristalina, es decir, regularmente ordenada: Sólo pueden asentarse donde los tensioactivos de la superficie del agua se lo permiten.
Hasta ahora, no estaba claro qué procesos físicos y químicos operan para lograr esta disposición. Por ejemplo, ¿qué papel desempeña la carga del tensioactivo? ¿Hasta qué punto tienen que coincidir las distancias de enlace en la superficie del agua con las de la molécula aplicada?
Yuki Nagata, jefe de grupo del departamento de Mischa Bonn en el MPI para la Investigación de Polímeros, y su equipo han abordado estas cuestiones. Para ello, utilizaron la molécula "polianilina" como objeto experimental e investigaron con más detalle el proceso de ordenación en la superficie del agua mediante espectroscopia láser.
La espectroscopia de generación de frecuencias sumadas (SFG) es ideal para este propósito, ya que sólo proporciona señales de la interfaz y no del agua subyacente. Con su ayuda, el equipo pudo trazar un mapa del proceso de polimerización durante un periodo de varias horas y también detectar los productos intermedios que se formaron.
"Pudimos demostrar que la carga de la superficie es importante para la calidad de las muestras sintetizadas", dijo Nagata. "Esperamos que nuestra investigación proporcione la manera de producir revestimientos poliméricos a medida, adaptando las superficies de agua en consecuencia".
Los resultados del equipo se han publicado en el número de octubre de la revista Chem.
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