Nuevo método químico mejora la durabilidad de la electrónica suave

Un nuevo enfoque para estudiar polímeros conjugados permitió a los investigadores medir, por primera vez, las propiedades mecánicas y cinéticas de las moléculas individuales durante la reacción de polimerización.

Los polímeros conjugados son esencialmente grupos de moléculas unidas a lo largo de una cadena principal que pueden conducir electrones y absorber luz. Esto los hace perfectos para crear optoelectrónica suave como dispositivos electrónicos wearables; sin embargo, por flexibles que sean, estos polímeros son difíciles de estudiar en masa porque se agregan y precipitan de la solución.

El enfoque, llamado pinzas magnéticas, permite a los investigadores estirar y torcer moléculas individuales del polímero conjugado poliacetileno. Los enfoques previos dependían de la derivatización química en la que las estructuras se modifican con grupos funcionales de átomos; sin embargo, ese enfoque puede afectar las propiedades innatas del polímero.

El proceso funciona fijando un extremo de una hebra de polímero a una laminilla de vidrio y el otro extremo a una diminuta partícula magnética. Los investigadores luego usan un campo magnético para manipular el polímero conjugado, estirándolo o torciéndolo, y midiendo la respuesta de una sola cadena de polímero que crece. Las cantidades son tan pequeñas que permanecen solubles en solución de la manera en que las cantidades masivas normalmente no lo harían.

El equipo midió cuánto tiempo tardan en crecer cadenas largas de polímeros conjugados, que consisten en cientos de miles de unidades monómero, en tiempo real. Descubrieron que los polímeros añaden un nuevo monómero por segundo, un crecimiento mucho más rápido que sus análogos no conjugados. Al estirar y tirar de polímeros conjugados individuales, las llamadas mediciones de extensión de fuerza, los investigadores pudieron evaluar su rigidez y entender mejor cómo pueden doblarse en diferentes direcciones mientras permanecen conjugados y retienen la conductividad electrónica.

También descubrieron que los polímeros mostraban comportamientos mecánicos diversos de una cadena individual a la siguiente —comportamientos que habían sido predichos por la teoría pero nunca observados experimentalmente. Los hallazgos destacan tanto la singularidad de los polímeros conjugados para una gama de aplicaciones como la fortaleza de usar una técnica de manipulación e imagen de molécula única en materiales sintéticos.