Curiosamente, el apilamiento π se puede aprovechar en el diseño de materiales con propiedades electrónicas y ópticas útiles. Estos incluyen semiconductores orgánicos de diversos tipos, así como polímeros conjugados para aplicaciones biomédicas y de detección.

Hasta ahora, una buena parte de los sistemas de apilamiento π tecnológicamente relevantes se han limitado a compuestos aromáticos, que tienen nubes de electrones π inherentes. Por otro lado, los compuestos antiaromáticos, aunque son candidatos prometedores para desarrollar conductores eléctricos, rara vez se han descrito como unidades de construcción de sistemas de apilamiento π.

Sorprendentemente, en un estudio reciente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Hiromitsu Maeda de la Universidad Ritsumeikan, Japón, informó sobre un novedoso sistema de apilamiento π antiaromático que permitió la formación de un cristal líquido altamente conductor.

Sus hallazgos fueron publicados el 16 de abril de 2024 en la revista Chemical Science. . El artículo fue coautor del Prof. Go Watanabe de la Universidad de Kitasato, el Prof. Shu Seki de la Universidad de Kyoto y el Prof. Hiroshi Shinokubo de la Universidad de Nagoya.

Los compuestos informados en cuestión son Ni ^II -norcorroles coordinados con restos arilo modificados como cadenas laterales. Anteriormente, lograr el apilamiento π en norcorroles similares fracasó porque las interacciones de enlaces de hidrógeno entre las cadenas laterales se oponían al apilamiento cara a cara de las unidades antiaromáticas planas. Esta vez, sin embargo, el equipo de investigación tuvo una idea ingeniosa.

"Presumimos que la introducción de fracciones que interactúan lateralmente con menos direccionalidad mejoraría el apilamiento entre unidades de norcorrol", explica el profesor Maeda. "Por lo tanto, intentamos la simple introducción de cadenas alifáticas, que inducen interacciones de Van der Waals. Estas interacciones pueden ser efectivas para modular la estructura de apilamiento de un material".

Como lo demuestran varios experimentos y simulaciones de dinámica molecular, la estrategia propuesta funcionó según lo previsto. Las unidades norcorrole formaron estructuras de columnas mediante el apilamiento de disposiciones conocidas como "triple piso". En estos arreglos, una molécula planarizada se intercala entre dos moléculas ligeramente en forma de cuenco.

Utilizando el diseño molecular propuesto, los investigadores sintetizaron cristales líquidos. Gracias al apilamiento de tres pisos, un cristal líquido exhibió una conductividad eléctrica y termotropicidad notables; es decir, un parámetro de orden que depende de la temperatura.

"El control de las interacciones moleculares basado en el diseño y la síntesis molecular, como se demuestra en nuestro estudio, será crucial para futuras aplicaciones", afirma el profesor Maeda. "Propiedades como la alta conductividad eléctrica de los cristales líquidos se pueden utilizar para la fabricación de dispositivos electrónicos. Además, los comportamientos de respuesta a estímulos en materiales blandos se pueden utilizar para modular propiedades relevantes, como la fotoluminiscencia, según la presión y la temperatura". P>

En conjunto, los hallazgos de este estudio sacan a la luz una estrategia prometedora para diseñar nuevos compuestos basados ​​en ensamblajes moleculares de unidades antiaromáticas. Con un poco de suerte, esto abrirá nuevas vías para el diseño de materiales y, en última instancia, conducirá a mejores dispositivos electrónicos, optoelectrónicos y sensores orgánicos.