Los polímeros conjugados son macromoléculas orgánicas que se caracterizan por una cadena principal de enlaces dobles y sencillos alternados. Sus orbitales p superpuestos crean una nube de electrones π deslocalizados, lo que puede resultar en propiedades ópticas y electrónicas útiles. El diseño de polímeros π-conjugados es muy deseable para aplicaciones tecnológicas como componentes hechos a medida para nanoelectrónica.

Los polímeros conjugados sintetizados por química húmeda presentan defectos incompatibles con los requisitos de la electrónica atómica precisa. La topología de la red de electrones π es crucial, ya que determina la estructura electrónica del estado fundamental de dichos materiales. Por tanto, es interesante diseñar protocolos para producir polímeros conjugados π de banda prohibida baja. La química en superficie es un procedimiento prometedor que permite la ingeniería de tales macromoléculas con control sobre la síntesis y caracterización estructural a escala atómica mediante microscopía de sonda de barrido.

Investigadores de la República Checa y España han unido esfuerzos para diseñar polímeros químicamente robustos y de baja banda prohibida. Su estrategia no convencional propuesta explota la relación entre la conjugación π- y modos vibracionales específicos para aumentar la frecuencia de intento de una reacción química, introduciendo así la importancia de los modos vibracionales en el diseño químico de superficies.

Diseñaron un polímero de un átomo de espesor en Au (111) basado en monómeros de bisanteno unidos por puentes de cumuleno que exhiben modos vibratorios específicos (ver figura, panel izquierdo). En un segundo paso, al recocido adicional, Tales modos vibracionales dirigen la reacción entre mitades de bisanteno adyacentes, que da lugar a un polímero largo con puente de pentaleno que presenta una banda prohibida baja (figura, panel derecho). La resonancia y las propiedades electrónicas de los productos se caracterizaron en detalle mediante microscopía de túnel de barrido (STM) y microscopía de fuerza atómica sin contacto (nc- AFM) respaldada por el estudio de la teoría funcional de densidad (DFT) de las reacciones en la superficie.

"Nuestros resultados introducen la relevancia de adaptar la forma de resonancia de conjugación π para dirigir modos vibracionales en superficies con el objetivo de promover vías de reacción química que de otro modo estarían excluidas". "dice el Prof. David Écija.

"El estudio indica que además del estado de transición, los modos de vibración internos del reactivo pueden jugar un papel importante en los mecanismos de reacción, "dice el profesor Pavel Jelínek.

"Prevemos que nuestros resultados abrirán caminos para diseñar nanomateriales conjugados de alta demanda, al tiempo que muestra estrategias para incorporar restos no benzenoides en la ciencia polimérica, "dice el Prof. Nazario Martín.