Moléculas orgánicas funcionalizadas para el diseño de materiales con propiedades avanzadas

Abstract

La síntesis en superficie es un campo de investigación extremadamente prometedor destinado a crear nuevos materiales orgánicos que no pueden sintetizarse por métodos convencionales, utilizando superficies sólidas bien definidas como plantillas para iniciar reacciones químicas. Inspirados en la investigación preliminar del grupo con el 9,10-bis(dibromometilen)-9,10-dihidroantraceno, se decidió profundizar en el conocimiento de los polímeros derivados de aceno y periaceno utilizando este novedoso protocolo. El estudio presentado sobre los polímeros basados en unidades de aceno y periaceno, hemos observado cómo se afecta la forma resonante de la estructura vertebral del polímero en función del tamaño de la unidad de repetición utilizada, que a su vez afecta a la naturaleza topológica del polímero. Por otro lado, hemos introducido protocolos para la síntesis de polímeros de indeno[1,2-b]fluoreno con enlaces cumulénicos sintetizados sobre diferentes superficies de metales nobles. La versatilidad de esta reacción proporciona un extraordinario control sobre las posiciones de homoacoplamiento C¿C. Además, la reacción descrita abre nuevas vías para el diseño de polímeros con propiedades a medida, como un bandgap sintonizable o el carácter radicalario, con gran potencial en las áreas de electrónica orgánica o espintrónica. Dentro de la clasificación de las diferentes células solares, sin duda, son las células solares de perovskita, un material semiconductor con un funcionamiento muy similar al del silicio, las que actualmente reciben una mayor atención por parte de la comunidad científica. El objetivo de este capítulo se centra en el diseño de materiales transportadores de huecos para su uso en células solares de perovskita. En este capítulo se usarán las moléculas descritas en el Capítulo I, las cuales están funcionalizadas con dibromovinilenos como bloques de construcción molecular, para la síntesis de nuevos HTMs. Dado que el fluoreno es un bloque de construcción fácil de sintetizar y modificar, a lo largo de este capítulo se presentará la síntesis de diferentes derivados de fluoreno e indenofluoreno para su uso como HTMs, así como de los estudios de sus propiedades ópticas (UV, fluorescencia), electroquímicas (CV) y térmicas (TGA, DSC). A falta de la fabricación de dispositivos fotovoltaicos con las moléculas descritas en este capítulo, las moléculas 40, 43 y 48 presentan propiedades electrónicas adecuadas como transportadores de huecos, gracias a la alineación de sus HOMO con la BV de la perovskita a emplear en las células. La reacción de formación de hexaaductos de fullerenos permite generar diferentes estructuras híbridas y gracias a su singular estructura combinada con sus propiedades electrónicas, los convierte en candidatos potenciales para multitud de aplicaciones. En ocasiones, se pueden formar nuevos polimorfos a partir de transiciones de fase, las cuales pueden producirse en el ámbito SCS. A lo largo de este capítulo se estudian las diferentes estructuras cristalinas obtenidas mediante la cristalización de diferentes hexaaductos de [60]fullereno en diferentes condiciones de cristalización. Se ha reportado una nueva estructura cristalina dinámica basada en hexaaductos de [60]fullereno funcionalizados con malonatos de butilo, que exhibe una transición térmica irreversible de fase cristalina. Al exponerlo a vapores de hidrazina, se produce un cambio de color de naranja a amarillo debido a la hidrogenación del compuesto, en veinticuatro posiciones, obteniendo una hidrogenación disímil en los dos confórmeros de hexaaducto de fullereno que forman la estructura cristalina. Por otro lado, hemos descrito un nuevo hexaaducto de [60]fullereno funcionalizado con malonato de dipropilo mediante reacción de Bingel-Hirsch, el cual hemos recristalizado en diferentes condiciones obteniendo dos polimorfos diferentes.