Los polímeros aromáticos desnudos tienen el potencial de ser utilizados en una amplia gama de materiales funcionales y de alto rendimiento. Sin embargo, su síntesis se ve obstaculizada por la escasa solubilidad de sus compuestos originales. Científicos de la Universidad de Nagoya en Japón han superado este problema sintetizando polímeros aromáticos desnudos utilizando un soporte dendrímero. Usando la alta solubilidad que permite el soporte de dendrímero, los polímeros aromáticos desnudos podrían transferirse con éxito a otros materiales para crear híbridos únicos que tienen potencial para convertirse en nuevos materiales funcionales.

Los polímeros aromáticos son la plataforma de primera elección para los materiales de próxima generación debido a sus distintas propiedades ópticas, electrónicas y mecánicas, así como a su biocompatibilidad. En particular, los poli(parafenileno) (PPP) y los politiofenos (PT) han despertado un enorme interés debido a su alto rendimiento como materiales conductores y luminiscentes.

Como sus propiedades dependen críticamente de factores estructurales, existe un gran interés en la síntesis precisa de polímeros aromáticos. Sin embargo, debido a las fuertes interacciones intermoleculares π−π, los PPP y PT originales son insolubles en solventes sin ningún sustituyente. Debido a este problema de solubilidad, la síntesis directa, el análisis de propiedades y la manipulación/transferencia de materiales de polímeros aromáticos desnudos durante mucho tiempo han permanecido difíciles de alcanzar. Los PPP desnudos solo se pueden obtener como agregados insolubles, que son difíciles de analizar y usar.

Para resolver este problema, un equipo dirigido por el profesor Kenichiro Itami y el profesor asociado designado Akiko Yagi del Instituto de Biomoléculas Transformativas de la Universidad de Nagoya desarrolló un método para colgar polímeros aromáticos en un dendrímero que permite que los polímeros aromáticos "desnudos" sin cadenas sustituidas sean manejado en solución. Sus resultados fueron publicados en Nature Communications .

Como los dendrímeros tienen una gran cantidad de grupos terminales en su periferia, tienen una variedad de funciones. "Supusimos que los polímeros aromáticos ligados a un dendrímero gigante pueden adquirir una alta solubilidad debido al impedimento estérico que impide la agregación", dice Shusei Fujiki, primer autor del artículo.

La síntesis en dendrímero de polímeros aromáticos desnudos se investigó utilizando una técnica denominada polimerización Suzuki-Miyaura por transferencia de catalizador. Usando esta técnica, se logró la síntesis de varios polímeros aromáticos desnudos, como PT, PPP, polifluoreno y copolímero de bloque.

Un hallazgo clave de su investigación fue que también pudieron revelar las propiedades fotofísicas de la columna vertebral conjugada π de los polímeros aromáticos desnudos, lo que anteriormente había sido difícil debido a su baja solubilidad. El grupo también obtuvo polímeros aromáticos no sustituidos liberando el soporte dendrímero por reducción del grupo éster.

En particular, debido a la alta solubilidad que aporta el soporte de dendrímero, los polímeros aromáticos desnudos se transfirieron con éxito a otros materiales, como gel de sílice y proteínas, para crear híbridos únicos que tienen propiedades semiconductoras orgánicas y tienen potencial para convertirse en materiales funcionales novedosos. Su estudio de prueba de concepto también mostró que el polímero aromático soportado por dendrímero podría utilizarse como un "reactivo" para introducir estructuras aromáticas insolubles y no sustituidas en otros materiales.

"La mala solubilidad de los polímeros aromáticos ha sido un problema de larga data en la ciencia. Estos polímeros aromáticos son de difícil acceso, pero es por eso que son fascinantes. Creemos que exhiben propiedades intrigantes derivadas de cadenas principales desnudas". dice Akiko Yagi, co-líder del proyecto.

"Este trabajo ha abierto una nueva perspectiva en la química de los polímeros aromáticos. Lo más destacado de nuestra investigación es la transferencia de polímeros aromáticos desnudos a otros materiales. Nuestra estrategia permitirá acceder a varios materiales híbridos con estructuras conjugadas π desnudas". dice Kenichiro Itami, líder del grupo de investigación. El equipo espera utilizar esta tecnología para fabricar una gama de materiales híbridos funcionales. + Explora más

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