Anar al contingut

Politiofeno

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Politiofeno
Unitat de repetició d'un monòmer de politiofeno no substituït. Les estreles indiquen els grups de terminació de la cadena polimèrica.
Els politiofenos mostren propietats òptiques per la seua estructura conjugada, com ho demostra la fluorescència d'una solució de politiofeno substituït baix irradiació UV.

Els politiofenos (PT) són una família de polímeros (macromolécula) resultat de la reacció de polimerisació del tiofeno, un heterociclo sulfurat, que pot aplegar a ser conductor quan se li agreguen o se li lleven electronés dels orbitales p conjugats per dopage.

La propietat més destacable d'estos materials, conductivitat elèctrica, és el resultat de la deslocalisació d'electrons a lo llarc de la cadena del polímero - d'ahí la seua calificació a voltes de «metals sintètics». No obstant, no és l'única propietat interessant per la deslocalisació dels electrons. Les propietats òptiques depenen de l'efecte dels estímuls ambientals, en canvis dràstics de color depenent del dissolvent, la temperatura, el potencial aplicat, i les unions en atres molècules. Els canvis de color i els canvis de conductivitat són induïts pel mateix mecanisme - la torsió de l'esquelet del polímero, trencant la seua combinació - que els fa captorés químics, donant una àmplia gama de respostes electròniques i òptiques.

Breu història

[editar | editar còdic]

L'estudi dels politiofenos - i més àmpliament la dels polímero conductors - s'ha desenrollat fonamentalment en les últimes tres décades, per a vore's confirmada en l'obtenció en l'any 2000 del Premi Nobel de Química per Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid i Hideki Shirakawa «pel descobriment i desenroll dels polímero conductors». S'han publicat un número important d'artículs de revistes sobre els PT, el primer d'ells data de 1981.[1] Schopf i Koßmehl han publicat una revisió de la lliteratura publicada entre 1990 i 1994.[2] Roncali va descobrir la síntesis a través de l'electroquímica en 1992,[3] i les propietats electròniques dels PT substituïts en 1997.[4] Estos artículs són excelents guies per a conéixer les publicacions sobre els PT en les últimes dos décades.

Mecanisme de conducció i de dopage

[editar | editar còdic]

Els electrons estan deslocalizados a lo llarc de les cadenes conjugades dels polímero conductors, en general, per la superposició dels orbitales p, lo que resulta en un sistema π estés en una banda de valència plena. En eliminar els electrons del sistema π (dopage p), o per mig de l'adició de (dopage n), es forma una unitat carregada anomenada bipolaron (vore Figura 1). Figura 1.Separació dels dos electrons en una cadena de PT (dopage p) que formen un bipolaron. El dopage es produïx en taxes significatives (de 20-40%) en la cadena dels polímero conductors més que en els semiconductors (<1%). El bipolaron actua com una sola unitat a lo llarc de la cadena polimèrica, i és responsable de la conductivitat del polímero que es pot observar macroscópicament. En algunes mostres de poli (3-dodeciltiofeno) dopades en yodo, la conductivitat pot aplegar a 1000 S/cm.[5] (en comparació, la conductivitat de coure és d'aproximadament 5,96 x 10 5 S/cm). En general, la conductivitat de el PT és menor de 1000 S/cm, pero no és necessària major conductivitat per a moltes aplicacions de polímero conductors (vore ací per a vore eixemples).

L'oxidació del polímero conductor i l'introducció de contra-ions (dopage p) al mateix temps, pot ser feta de forma química o electroquímica. Durant la síntesis electroquímica d'un PT, els contra-ions dissolts en el dissolvent es poden associar en el polímero quan es depositen sobre l'electrodo en la seua forma oxidada. Dopant el polímero durant la seua síntesis, una capa prima es depositada en l'electrodo negatiu, el polímero conduïx electrons del substrat a la superfície de la película. Per una atra part, una película o una solució de polímero neutre poden ser dopats post-síntesis.

La reducció del polímero conductor (dopage n) és molt manco corrent que el dopage p. Un estudi preliminar de dopage electroquímic ha demostrat que els nivells de dopage n eren menys numerosos que els de dopage p, els cicles de dopage n són menys eficaces, el número de cicles necessaris per a alcançar el dopage màxim és major, i el procés de dopage n sembla ser cinéticamente llimitat per la difusió dels contres-ions en el polímero.[6]

Una àmplia gama de reactius s'han utilisat per a dopar els PT. El yodo i el bromo produïxen una alta conductivitat[5] pero són inestables i s'evaporen llentament del material[7] Els àcit orgànics com l'àcit trifluoroacético, l'àcit propiónico i els àcits sulfónicos produïxen PT en conductivitat menors que les produïdes pels halógenos, pero en estabilitat ambientals superiors.[7]Plantilla:,[8] La polimerisació oxidativa en clorur fèrric pot donar lloc a un dopage pel catalisador residual[9] encara que els estudis en espectrometria de massa MALDI han demostrat que els poli (3-hexiltiofeno)s són també parcialment halogenados per l'agent oxidant residual.[10]

Aplicacions

[editar | editar còdic]

Moltes aplicacions s'han propost per als conductors PT, incloent les de transistors d'efecte de camp,[11] composts electroluminiscentes, cèlules solars, películes fotoquímiques, materials per a l'òptica no llineal,[12] bateries i diodos. En general, podem considerar dos categories d'aplicacions dels polímero conductors. Les aplicacions estàtiques que es basen en la conductivitat elèctrica intrínseca dels materials, combinada en la facilitat de processament i les propietats comunes als polímero. Les aplicacions dinàmiques utilisen les modificacions de les propietats òptiques i de conducció degudes tant a l'aplicació de potencials elèctrics, o als estímuls ambientals.

Figura 7. PEDOT-PSS (Baytron-P).

Citarem com un eixemple d'aplicació estàtica el Baytron P basat en el poli(3,4-etilenodioxitiofeno)-poli(estireno sulfonato) (PEDOT:PSS) (Figura 7), usat àmpliament com a recobriment antiestàtic (com a material d'embalage per a components electrònics, per eixemple). AGFA recobrix 200×10 m de película fotogràfica en Baytron per les seues propietats com agent antiestàtic. La fina capa de Baytron, a priori transparent i incoloro, evita la descàrrega electrostàtica durant el desenrollado de la película, i reduïx l'acumulació de pols sobre el negatiu despuix del tractament.

El PEDOT també es pot utilisar en aplicacions dinàmiques en les que un potencial és aplicat a la película de polímero. Les propietats electroquímiques de el PEDOT s'utilisen per a produir lents i espills que poden convertir-se en opacs o antirreflectantes en l'aplicació d'una corrent elèctrica. Una aplicació generalisada es dona en les finestres electrocrómicas, lo que podria fer aforrar mils de millons de dólars a l'any en els costs de l'acondicionament de l'aire.[13] Per últim, Phillips ha llançat un teléfon mòvil en un espill PEDOT conmutable eléctricament.[14]

En el camp de cèlules solars de polímero, les estructures basades en PT com donadores d'electrons (tipo p) i de fullerenos com aceptores d'electrons (tipo n) s'estan estudiat molt activament. Una unió PEDOT:PSS / C60 pot ser la solució, pero les unions P3HT / PCBM són, en molt, les més prometedores.

Notes

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Plantilla:Pdf[enllaç trencat]
  2. ↑ Schopf, G.; Koßmehl, G. Adv. Polym. Sci. 1997, 129, 1–166.
  3. ↑ Roncali, J. Chem. Rev. 1992, 92, 711–738. doi:10.1021/cr00012a009
  4. ↑ Roncali, J. Chem. Rev. 1997, 97, 173–205.doi:10.1021/cr950257t
  5. ↑ 5,0 5,1 McCullough, R. D.; Tristramnagle, S. Williams, S. P., Lowe, R. D., Jayaraman, M. J. Am Chem. Soc. . 1993,' 115, 4910-4911. 10.1021/ja00064a070 doi: 10.1021/ja00064a070
  6. ↑ Mastragostino, M.; Soddu, L. Electrochim. Acta 1990, 35, 463–466. doi:10.1016/0013-4686(90)87029-2
  7. ↑ 7,0 7,1 Loponen, M. T.; Taka, T.; Laakso, J.; Väkiparta, K.; Suuronen, K.; Valkeinen, P.; Österholm, J. E. Synth. Met. 1991, 41, 479–484. doi:10.1016/0379-6779(91)91111-M
  8. ↑ Bartus, J. J. Macromol. Sci., Chem. 1991, A28, 917–924.
  9. ↑ «Qiao, X. Y.; Wang, X. H.; Mo, Z. S. Synth. Met. 2001, 122, 449-454.». Archivat des d'el original, el 20 de febrer de 2008. Consultat el 17 de novembre de 2019.
  10. ↑ McCarley, T. D.; Noble, C. O.; DuBois, C. J.; McCarley, R. L. Macromolecules 2001, 34, 7999–8004. doi:10.1021/ma002140z
  11. ↑ Garnier, F. Field-Effect Transistors Based on Conjugated Materials. In Electronic Materials: The Oligomer Approach (Eds: Müllen, K.; Wegner, G.), Wiley-VCH, Weinheim, 1998. ISBN 3-527-29438-4
  12. ↑ Harrison, M. G.; Friend, R. H. Optical Applications. In Electronic Materials: The Oligomer Approach (Eds: Müllen, K.; Wegner, G.), Wiley-VCH, Weinheim, 1998. ISBN 3-527-29438-4
  13. ↑ Rosseinsky, D. R.; Mortimer, R. J. Adv. Mater. 2001, 13, 783-793.
  14. ↑ ([enllaç trencat] image)

Bibliografia

[editar | editar còdic]
  • (en anglés) Handbook of Conducting Polymers (Eds: T. A. Skotheim, R. L. Elsenbaumer, J. R. Reynolds), Marcel Dekker, New York 1998. ISBN 0-8247-0050-3.
  • (en anglés) G. Schopf, G. Koßmehl, Polythiophenes: Electrically Conductive Polymers, Springer, Berlín 1997. ISBN 3-540-61483-4; ISBN 0-387-61483-4.
  • (en anglés) Synthetic Metals (revista). ISSN 0379-6779.

Referències

[editar | editar còdic]
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Politiofeno&oldid=838318»