Nuevos materiales conmutables híbridos para aplicaciones como sensores a nivel molecular

Resumen

Actualmente, gracias al desarrollo del conocimiento de los principios de la ingeniería de los cristales, es posible el diseño de sólidos reactivos que son capaces de realizar reacciones de estado sólido con mayor facilidad. En la última década, este tipo de reacciones en estado sólido ha sido el centro de muchas investigaciones, en particular, las reacciones conocidas como reacciones single crystal-to-single crystal (SCSC), en las que un monocristal reactivo produce un producto en forma monocristal. En estas transformaciones SCSC, el cristal se expone a estímulos externos como vapores de disolvente, calor, luz y presión, produciendo cambios en sus propiedades físicas y estructurales como el color, el magnetismo, la porosidad, la luminiscencia, la expansión y la contracción del cristal. Las transformaciones SCSC desencadenadas por una reacción gas-sólido han recibido gran atención debido a sus posibles aplicaciones en el desarrollo de materiales funcionales como los sensores químicos para la detección de gases tóxicos o compuestos orgánicos volátiles (COV). La presencia de COVs en la atmósfera, representa una gran amenaza para la salud humana y el medio ambiente. Por otra parte, también es bien sabido que las transformaciones SCSC térmicas pueden provocar una transición de fase en los materiales a nivel molecular, dando lugar a grandes cambios en las propiedades físicas. Con esta premisa en mente, en esta tesis vamos a centrar nuestra atención en los materiales que son capaces de cambiar las propiedades físicas, tales como el color o el tamaño del cristal, cuando se aplica la temperatura o se exponen a diferentes moléculas pequeñas a través de reacciones SCSC, para la captación de las mismas. Para ello, se ha llevado a cabo el diseño, síntesis, cristalización y caracterización de nuevos compuestos de coordinación metálica y compuestos orgánicos dinámicos basados en el carbono. Además, se ha realizado un amplio estudio de las respuestas físico-químicas de estos materiales producidas mediante la aplicación de diferentes estímulos externos como la absorción de pequeñas moléculas nocivas o la temperatura. Sobre la base de los resultados obtenidos, se puede concluir que en esta tesis se han desarrollado materiales cristalinos no porosos sin precedentes de diversa naturaleza, que actúan como materiales porosos, incluyendo diversos polímeros de coordinación y materiales orgánicos dinámicos. Estos materiales son muy interesantes, novedosos y poseen una gran funcionalidad, pudiendo ser aplicados en diversos campos como sensores y almacenes de moléculas nocivas.