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(noticias nanowerk) Los químicos de RIKEN han desarrollado un método para producir derivados sintéticos del tinte natural índigo que no requiere condiciones duras. Este descubrimiento podría desencadenar avances en dispositivos electrónicos, incluidos dispositivos sensibles a la luz y sensores biomédicos extensibles (“Synthesis of 3,3-dihidroxi-2,2-diindano-1,1-diona derivados para semiconductores orgánicos tautoméricos con transferencia intramolecular de doble protón” ). .
Los semiconductores basados en moléculas orgánicas están atrayendo un gran interés porque, a diferencia de los semiconductores rígidos tradicionales basados en silicio, podrían ser flexibles, dúctiles y livianos, lo que abre nuevas posibilidades para el diseño de dispositivos semiconductores.
Las moléculas orgánicas también tienen la ventaja de que pueden crear una amplia gama de estructuras. «Los semiconductores orgánicos tienen flexibilidad en el diseño molecular, lo que les permite adoptar nuevas funcionalidades», afirma Keisuke Tajima del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente, quien dirigió la investigación.
Para explorar este potencial para mejorar la función electrónica a través del diseño molecular, Tajima y su equipo estudiaron una molécula relacionada con el índigo llamada 3,3-dihidroxi-2,2-biindan-1,1-diona (BIT). «Este proyecto comenzó con una pregunta simple: ¿pueden los protones y los electrones moverse juntos en un sólido?», dice Tajima.
La transferencia de electrones acoplada a protones, en la que el movimiento de los electrones está vinculado al de los protones, a menudo se considera crucial para lograr una transferencia de electrones eficiente en los sistemas biológicos. Si puede incorporarse a materiales orgánicos en estado sólido, podría dar lugar a semiconductores con propiedades dinámicas únicas. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha detectado ningún material en estado sólido que presente transferencia de electrones acoplados a protones.
Tajima y su equipo han descubierto ahora que el BIT y sus derivados sufren reordenamientos inusuales en sus estructuras que implican una doble transferencia de protones, lo que podría otorgarles capacidades únicas como materiales funcionales electrónicos.
Tajima identificó el BIT y sus derivados como materiales prometedores para la transferencia de electrones acoplados a protones en estado sólido porque la molécula contiene dos protones que parecen estar en una posición ideal para saltar de una posición a otra durante la transferencia de electrones.
Hasta ahora, la producción de TBI requería condiciones estrictas que limitaban severamente la gama de posibles derivados. Los miembros del equipo desarrollaron un enfoque a temperatura ambiente que permitió la síntesis de varios derivados de BIT en condiciones mucho más suaves.
El equipo utilizó los derivados de BIT para investigar las propiedades de las moléculas. «La parte más difícil fue demostrar que los protones en BIT se transfieren entre moléculas en estado sólido», dice Tajima. Trabajando con expertos de RIKEN en cristalografía de rayos X y resonancia magnética nuclear (RMN) de estado sólido, el equipo pudo demostrar que los dos protones intercambian posiciones rápidamente.
Los cálculos sugieren que la transferencia de protones está realmente acoplada al transporte de carga; El próximo objetivo del equipo es confirmar experimentalmente este acoplamiento. «No sabemos si la presencia de un protón mejora el transporte de carga, pero como física fundamental podría abrir posibilidades interesantes», afirma Tajima.
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