Materiales funcionales basados en organizaciones supramoleculares: dendrímeros con propiedades electrónicas y membranas nanoporosas

Tesis Doctorla presentada por D. Ismael Gracia Garza en el Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Zaragoza, Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (C.S.I.C. – U.Z.).[Introducción]: Los dendrímeros son polímeros ramificados con una estructura tridimensional que presenta una alta densidad de grupos funcionales en la periferia. La modificación de ésta por introducción de nuevas funciones representa la herramienta más versátil para la preparación de nuevos materiales orgánicos supra- o macromoleculares con posibles aplicaciones electrónicas o biomédicas. La posibilidad de introducir unidades que propicien la formación de fases cristal líquido y la combinación de esta funcionalización con otras unidades con propiedades ópticas o electrónicas, abre la puerta a la preparación de materiales que presenten un orden relativo combinado con nuevas propiedades interesantes para la industria electrónica. [Objetivos]: El trabajo llevado a cabo consta de dos objetivos diferenciados. Por un lado la preparación de nuevos materiales dendríticos que presente propiedades de cristal líquido y otras propiedades electrónicas y ópticas y la evaluación de las posibles aplicaciones de éstos. Para ello se han utilizado los codendrímeros de bloque como plataforma para introducir varias funcionalidades en proporción conocida y en bloques separados. El segundo objetivo propuesto consiste en la preparación de nuevas membranas nanoporosas a partir de cristales líquidos columnares basados en organizaciones supramoleculares con estructura dendrítica. [Resultados]: En primer lugar se han diseñado y sintetizados diferentes dendrones de poliéster alifático mesógenos en los que se han introducido diversas modificaciones estructurales con el fin de estudiar la relación estructura-propiedades cristal líquido. También se han diseñado y sintetizado dendrones de la misma naturaleza con los grupos periféricos funcionalizados con la unidad de carbazol. La caracterización térmica de los dendrones mesógenos concluye que la introducción de 1, 2 o 3 cadenas alifáticas terminales es el factor determinante a la hora de obtener mesofases calamíticas o discóticas. Así mismo, la utilización de espaciadores alquílicos entre los grupos funcionales de la periferia del dendrón y las unidades mesógenas propiamente dichas da lugar a la modificación de las propiedades mesógenas. La combinación de dendrones mesógenos con unidades de carbazol a través de un núcleo rígido o flexible da lugar a las diferentes series de codendrímeros de bloque sintetizadas. El estudio de las propiedades mesomorfas de los compuestos preparados muestra que la introducción de los grupos carbazol desestabiliza el empaquetamiento supramolecular llegando a impedirlo en algunos casos. En este aspecto, se ha observado que la unión de ambas partes moleculares mediante un núcleo flexible de etileno, que incluye un grupo amida capaz de interaccionar por enlaces por puente de hidrógeno con otras moléculas, favorece la estabilización de las mesofases obtenidas tanto en el caso de las esmécticas como con las columnares. [Conclusiones]: Se ha sintetizado y caracterizado una extensa familia de codendrímeros de bloque con bloques mesógenos y foto y electroactivos. Los resultados obtenidos confirman la hipótesis de que es posible preparar nuevos materiales multifuncionales utilizando como plataforma un codendrímero de bloque. Los materiales preparados presentan una combinación de las propiedades de los bloques constituyentes. Además, se han preparado nuevas membranas nanoporosas, utilizando para ello complejos supramoleculares con estructura dendrítica y que dan lugar a mesofases columnares. Estas membranas siguen siendo estudiadas ya que abren la puerta a nuevas aplicaciones en la separación de gases y moléculas activas.Peer Reviewe