Recientemente, en la Universidad Tecnológica de Viena se han preparado y cristalizado tintes que también son de gran interés para la electrónica orgánica. Todo lo que se requiere es agua, aunque en condiciones muy inusuales.

Estos tintes no solo impresionan por su color radiante e intenso, también tienen un significado tecnológico importante:los tintes orgánicos son una clase de materiales con propiedades extremadamente especiales. Desde pantallas planas hasta papel electrónico y tarjetas con chip:en el futuro, Es probable que muchas tecnologías se basen en moléculas orgánicas como estas.

Previamente, tales materiales solo podrían prepararse utilizando métodos de síntesis complejos que son increíblemente dañinos para el medio ambiente. Sin embargo, Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena han sintetizado con éxito varios representantes típicos de esta clase de materiales de una manera completamente nueva y diferente:los solventes tóxicos han sido reemplazados por agua. Pero, ¿cómo se hace esto? Cuando el agua se calienta a temperaturas extremadamente altas, sus propiedades cambian significativamente. Detalles del nuevo método de preparación publicado recientemente en la prestigiosa revista científica Angewandte Chemie .

Las propiedades del agua cambian sin necesidad de aditivos.

"Si escucharas tu instinto inicial, de hecho, sospecharía que el agua es el peor disolvente imaginable para sintetizar y cristalizar estas moléculas, ", dice Miriam Unterlass del Instituto de Química de Materiales de la Universidad Tecnológica de Viena." La razón de esta expectativa es que los tintes que producimos son extremadamente repelentes al agua ". por ejemplo, aplique una pequeña gota de agua a un poco de tinte en polvo seco, la gota simplemente cae. El tinte no se puede mezclar con agua.

Pero este comportamiento solo se aplica al agua tal como la conocemos por el uso diario. Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena utilizaron agua calentada a al menos 180 ° C en recipientes a presión especiales. Bajo estas condiciones, la presión aumenta drásticamente, de modo que la mayor parte del agua permanece líquida a pesar de las temperaturas elevadas. Las propiedades químicas y físicas del agua cambian drásticamente bajo estas condiciones.

Demasiado caliente para la formación de puentes de hidrógeno

"Las propiedades del frío, el agua líquida está fuertemente influenciada por lo que se conoce como enlace de hidrógeno, ", explica Miriam Unterlass." Estos son enlaces débiles entre las moléculas de agua que se rompen y reforman constantemente ". En promedio, cada molécula de agua está ligada a otras tres o cuatro moléculas de agua en cualquier momento a temperatura ambiente. En una olla a presión el número de estos enlaces de hidrógeno por molécula disminuye.

"Esto también significa que hay muchos más iones presentes en el agua a altas temperaturas que en condiciones estándar:una cierta cantidad de H ₂ Las moléculas de O pueden convertirse en H ₃ O + u OH-, "explica Unterlass. Y esto cambia drásticamente las propiedades del agua:en cierto sentido, se comporta como un ácido y una base al mismo tiempo; puede actuar tanto como catalizador ácido como básico y, por lo tanto, acelerar ciertas reacciones o incluso habilitarlas en primer lugar.

Entre otras cosas, el mayor número de iones en el agua a temperaturas elevadas es una causa clave para facilitar la disolución de sustancias orgánicas que son completamente insolubles en condiciones normales. Como consecuencia, las moléculas de colorante estudiadas pueden no solo sintetizarse en agua, pero también cristalizados:se disuelven a temperaturas suficientemente altas y luego cristalizan al enfriarse.

"Normalmente, se necesitan disolventes tóxicos para preparar o cristalizar tales tintes. En nuestro caso, aunque, el agua pura muestra las propiedades disolventes deseadas:todo lo que necesita es presión y calor, "dice Miriam Unterlass.

Cristales para la electrónica del mañana

"En un estado altamente cristalino, es decir, en un alto grado de orden a nivel molecular, las propiedades electrónicas de estos materiales mejoran. Por lo tanto, es particularmente importante que las aplicaciones en electrónica orgánica tengan un alto nivel de control sobre el proceso de cristalización, "dice Unterlass.

Sin embargo, para estos cristales, también existen algunas aplicaciones potenciales muy diferentes. "Se pueden utilizar donde los requisitos de los tintes sean bastante exigentes, ", dice Unterlass." Una de esas aplicaciones sería la pintura de automóviles, u otras áreas donde prevalecen condiciones químicas o térmicas extremas, como los materiales también se vuelven más estables cuanto más cristalinos son ".