Dos nanografenos (azul) con sustituyentes voluminosos (gris) tienen cada uno unido un PAH (rojo) para dar una pila de tinte cuádruple. Crédito:grupo Wuerthner / Universidad de Wuerzburg
El grafeno es un material de carbono que forma capas extremadamente finas. Debido a sus propiedades inusuales, es interesante para muchas aplicaciones técnicas. Esto también se aplica a los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), que pueden considerarse recortes del grafeno. Se consideran materiales prometedores para energía fotovoltaica orgánica o para transistores de efecto de campo.
Las moléculas grandes de PAH de una sola capa, a menudo denominadas nanografenos, están bien investigadas. Por el contrario, se sabe poco sobre los PAH organizados en pilas multicapa en columnas.
Apuntando a los nanografenos multicapa
Ahora se abre un nuevo enfoque para estos materiales:investigadores de Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) en Baviera, Alemania, presentan un método sofisticado para diseñar nanografenos multicapa definidos con precisión en la revista Nature Chemistry .
"En nuestro laboratorio, hemos sintetizado un nanografeno hecho a la medida que está equipado con dos cavidades a ambos lados de su núcleo plano", dice el profesor Frank Würthner, director del Centro JMU de Química de Nanosistemas. Las cavidades están formadas por la unión de sustituyentes voluminosos. Como resultado, el nanografeno puede contener un máximo de dos PAH más pequeños en sus lados superior e inferior.
En sus experimentos, los químicos de Würzburg observaron que el nanografeno formaba complejos de PAH de dos y tres capas en solución. Además, el equipo pudo aislar pares de estos complejos como sólidos, es decir, como PAH de cuatro y seis capas, así como otros compuestos multicapa.
Los detalles estructurales de estos productos fueron confirmados por el cristalógrafo Dr. Kazutaka Shoyama; los estudiantes de doctorado Magnus Mahl y M.A. Niyas lograron la síntesis, los estudios de unión supramolecular y los cálculos de química cuántica.
El cristalógrafo Dr. Kazutaka Shoyama frente a su herramienta de trabajo, un difractómetro de cristal único. Crédito:grupo Wuerthner / Universidad de Wuerzburg
Posible aplicación en células solares
"Nuestro concepto para organizar nanografenos multicapa debería ser aplicable al diseño de materiales orgánicos funcionales", explica el profesor Würthner. Él dice que la estrategia de usar nanografenos multicapa para la generación de portadores de carga en células solares es prometedora. Una plantilla para la síntesis rápida de nanografenos
