Materials and nanomaterials with stimuli-responsive behavior based on the flexibility of the copper-halide chain

Abstract

La presente tesis doctoral se ha realizado en el Departamento de Química Inorgánica de la Universidad Autónoma de Madrid bajo la dirección de los doctores Félix Zamora Abanades y Pilar Amo Ochoa, del Grupo de Nanomateriales. Para la consecución de esta tesis se han diseñado, sintetizado y caracterizado una serie de materiales basados en polímeros de coordinación (CPs) con propiedades eléctricas y luminiscentes modulables por la presencia de estímulos físicos o químicos, lo que se conoce como materiales con comportamiento dinámico o estímulo-respuesta. Además de los experimentos llevados a cabo frente a diferentes estímulos, en los casos necesarios se han realizado cálculos teóricos con el fin de racionalizar los comportamientos observados. Esta tesis se dividirá en seis capítulos: una introducción a los CPs y a los materiales estímulo-respuesta, acompañada de los objetivos de la tesis (Capítulo 1); tres capítulos detallando los resultados de la tesis y su discusión (Capítulos 2-4); las conclusiones (Capítulo 5) y, finalmente, la sección experimental (Capítulo 6). Los compuestos descritos en el capítulo 2 comparten uno de los bloques de construcción: el yoduro de cobre(I) y ligandos nitrógeno-dadores funcionalizados. Con el fin de obtener nuevos materiales basados en CPs monodimensionales y bidimensionales con cadenas dobles en zigzag Cu-I, dicha sal metálica se ha combinado con los ligandos orgánicos isonicotinato de metilo (MeIN), 2-aminoisonicotinato de metilo (NH2-MeIN), aminopirazina (Apyz) y ácido 3-cloroisonicotínico (Cl-HIN). Los compuestos obtenidos se han caracterizado mediante espectroscopía infrarroja (IR), análisis elemental y difracción de rayos X de monocristal (SCXRD) y de polvo (PXRD), y se han estudiado sus propiedades eléctricas y luminiscentes en cristal. Seguidamente se han preparado en forma de nanoestructuras. De la misma forma, se han fabricado nanoestructuras de tres compuestos ya descritos con anterioridad, procedentes de la combinación de yoduro de cobre(I) con ácido isonicotínico (HIN), isonicotinato de etilo (EtIN) y 2-amino-5-nitropiridina (ANP). En el capítulo 3 se describe un nuevo compuesto basado en una cadena doble Cu-I, en el que el ligando terminal es la 3,5-dicloropiridina (Cl2-py). Este compuesto se presenta en dos formas distintas según el método de síntesis empleado para su obtención. En este capítulo se explicarán las diferencias en propiedades luminiscentes de ambas formas, y se demostrará que la causa de estas diferencias es la presencia de defectos en una de ellas. En el capítulo 4 se describirá la preparación de nuevos materiales compuestos basados en dos de estos polímeros de coordinación y matrices poliméricas orgánicas flexibles como son el polifluoruro de vinilideno (PVDF) y el poliácido láctico (PLA). Se estudiará la homogeneidad de estos nuevos materiales, así como sus propiedades luminiscentes y mecánicas, con el fin de demostrar su potencial uso en aplicaciones industriales o cotidianas.