Dendrímeros supramoleculares cristales líquidos que contienen carbazol. Propiedades fotofísicas y electroquímicas

Resumen

Los compuestos orgánicos son muy atractivos en el campo de la electrónica molecular para la fabricación de dispositivos tales como paneles orgánicos fotovoltaicos (OPVs), diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs) y transistores orgánicos de efecto campo (OFETs). Resultan particularmente interesantes los que presentan absorción y emisión en la región de longitudes de onda del ultravioleta al visible y tienen capacidad para el transporte de cargas (huecos/electrones). Los dendrímeros son moléculas bien definidas con baja polidispersidad y una alta versatilidad donde las posibilidades de diseño molecular son muy amplias para conseguir una modulación y una amplificación de la propiedad incorporada en el material, lo que les hace buenos candidatos para insertar fragmentos orgánicos luminiscentes en la periferia y cumplir con los requisitos de estabilidad química, térmica y tiempo de vida elevado, necesarios para los dispositivos electrónicos. Por otro lado, la posibilidad de obtener orden anisótropo en el estado fluido (orden cristal líquido) permite el uso de los cristales líquidos como agentes capaces de promover la ordenación de unidades activas presentes dentro de la estructura del material, que pueden proporcionar al material final propiedades físicas anisótropas. Los materiales funcionales, en muchas ocasiones, dependen de una estructura interna bien organizada para que sus propiedades estén optimizadas y sean adecuados para su aplicación en un determinado campo de la Ciencia. El desarrollo y la materialización de este concepto constituyen la base en la que se sustenta esta tesis doctoral. Así, el objetivo principal de esta tesis doctoral es la preparación de dendrones y de dendrímeros supramoleculares cristales líquidos con propiedades fotofísicas y electroquímicas. Con este fin se han conjugado en un mismo material dendrímeros como plataforma amplificadora de las propiedades buscadas a través de unidades promesógenas que favorecen las propiedades de cristal líquido y, por lo tanto, la orientación, y la unidad de carbazol que aporta las propiedades luminiscentes y electroquímicas. Para alcanzar este objetivo se han elegido dos tipos de núcleos: A) dendrímeros comerciales de poli(propilenimina) (PPI de generaciones 1, 2, 3, 4 y 5) y B) un derivado de melamina: 2,4-diamino-6-dodecilamino-1,3,5-triazina (M). Alrededor de ellos van a ir ancladas las funciones que proporcionarán al material las propiedades luminiscentes y de cristal líquido deseadas mediante dendrones de poliéster alifático (tipo Hult) de primera y segunda generación. Con este diseño se pretende conseguir materiales con propiedades ópticas y electroquímicas donde la propiedad de cristal líquido les proporcione un reforzamiento y, a la vez, sea una plataforma sobre la que dirigir y controlar las propiedades obtenidas. La unión de los dendrones a los núcleos centrales se realiza a través de pares iónicos en el caso del centro PPI y de puentes de hidrógeno en el caso del centro M para el estudio de su autoensamblaje, los procesos de auto-organización de las moléculas y su relación estructura-actividad. Aspectos cubiertos: 1º Síntesis y caracterización química de los dendrones y los dendrímeros supramoleculares. 2º Estudio de las propiedades de cristal líquido de los dendrones y dendrímeros supramoleculares. 3º Caracterización estructural mediante difracción de rayos X. 4º Estudio de las propiedades luminiscentes y electroquímicas. 5º Caracterización morfológica de los agregados formados por los dendrímeros híbridos iónicos de PPI en medio acuoso. 6º Estudio de la fotoconductividad de los complejos supramoleculares derivados de melamina. Los seis aspectos mencionados se estudiarán en cada una de las secciones de la tesis recogidas en el capítulo dedicado a resultados y discusión, y que son los siguientes: Dendrones bifuncionalizados. Dendrímeros híbridos iónicos de PPI-dendrones. Complejos supramoleculares melamina-dendrones. Conclusiones: Se han preparado y estudiado dos nuevos sistemas dendríticos supramoleculares multifuncionales siguiendo una metodología que ha demostrado ser sencilla, cuantitativa y versátil si se compara con la preparación mediante química covalente con potenciales propiedades para su aplicación en el campo de la ciencia de materiales por su capacidad de autoensamblaje, luminiscencia, propiedades electroquímicas y fotoconductividad.