Curso: “Materiales Orgánicos para OPV´s” Dr. Arián Espinosa Roa Centro de Investigaciones en Óptica A. C. Grupo de Propiedades Ópticas de la Materia División de Fotónica Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) Mayo 2014 Proceso biológicos involucrando fotones 4 Bioluminiscencia 5 Semiconductores orgánicos Semiconductores orgánicos (carbono) Premio Nobel de Química 2000 "Por su descubrimiento y desarrollo de los polímeros conductores y por su revolucionario descubrimiento de que el plástico puede, con ciertas modificaciones, ser conductor de electricidad" 6 Porque trabajar con semiconductores orgánicos -Costos - Propiedades mecánicas - Modificación de propiedades optoelectrónicas - Biodegradables 7 Optoelectrónica orgánica 8 Optoelectrónica orgánica Teléfonos-pulsera Línea Philips 9 La Química de los materiales orgánicos Moléculas Orgánicas Sustancias químicas que contienen en su mayoría átomos de carbono, los cuales se enlazan mediante enlaces covalentes Tamaño menores a nanómetros (1 nm = 1x10-9 m ) Diverso campo de diseño Bajo costo para su preparación Fácil integración en dispositivos Science 1 November 2013: 342 (6158), 611-614 11 Átomo de carbono El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus formas alotrópicas incluyen, sorprendentemente, una de las sustancias más blandas (el grafito) y la más dura (el diamante). 12 Grafeno 13 El Premio Nobel de Física 2010 fue otorgado a Andre Geim y a Konstantin Novoselov por sus revolucionarios descubrimientos sobre el grafeno, cuya existencia ya había sido descrita en la década del 30. 14 Compuestos Orgánicos OH • Alifáticos H2 C CH HO H2 C CH C H2 NH2 C H2 NH2 • Aromáticos NH2 N • Heterociclos N N H N • Organometálicos • Polímeros F. A. Carey Química Orgánica, Quinta edición , Mc Graw-Hill 15 Compuestos conteniendo sistemas π CH3 H3C H C Me N Me H C Me N O O e 16 Dentro de la naturaleza 17 Compuestos orgánicos en la vida 18 Dentro del cuerpo humano Enzima ATP-sintasa. Se encarga de generar el ATP a partir de ADP y fósforo inorgánico. ADP 19 Para movernos Este sistema hace posible la contracción muscular, lo que da como resultado el movimiento (caminar, correr, etc). 20 Algunos que presentan olor Vainilla O Canela 21 ¿Por qué es tan interesante el átomo de carbono? En especial, presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y además puede formar enlaces múltiples. H3C CH3 C H2 H3C HC H C H3C CH3 C C CH3 22 Enlaces con otros elementos dan origen a Grupos funcionales 23 Tabla periódica en Química Orgánica 24 Algunas sustancias químicas comunes 25 Diseño molecular Enlace químico El desarrollo de la tabla periódica y el concepto de configuración electrónica dieron a los químicos los fundamentos para entender como se forman las moléculas y los compuestos. Unión de dos elementos químicos 27 Tipos de enlace químico Iónico Covalente 28 Enlace iónico Se lleva a cabo entre elementos químicos con una gran diferencia de electronegatividad. Na + Cl Na+ Cl- 29 Enlace covalente Este se lleva a cabo entre elementos con valores cercanos de electronegatividades H + H H H H-H 30 Diferencias entre sólidos iónicos y covalentes Iónicos Solubilidad en agua Buena Puntos de fusión Altos (1000°C) Punto de ebullición Altos Densidad Alta Conductividad eléctrica Pobre Sólido Buena Solución Covalentes Mala Bajos (400°) Bajos Baja Pobre Pobre 31 ORBITALES MOLECULARES 32 ORBITALES ATÓMICOS 33 H2 H 1s 1 H 1s 1 34 Como diagrama de energía 35 Para una transición electrónica 36 Y para una molécula como el He2 37 Y los orbítales p 38 Fase de un orbital Una característica del comportamiento de onda de un orbítal es la existencia de nodos lo cual da origen a la fase en un orbital 39 Enlace σ entre orbitales p 40 Y los enlaces π 41 El nivel energético HOMO y LUMO 42 Orbítales frontera • HOMO highest occupied molecular orbital • LUMO lowest unoccupied molecular orbital. La diferencia en energía entre estos dos orbítales, es el denominado gap, el cual algunas veces sirve como medida de la excitabilidad de la molécula, entre mas pequeña le diferencia energética, mas fácilmente es excitada 43 Diagrama de HOMO y LUMO Isopreno 44 ¿Qué es Gaussian? Gaussian esta diseñado para estudiar sistemas en fase gaseosa y en solución, en el estado fundamental y estados excitados; lo que permite explorar áreas de interés químico como efectos del substituyente, mecanismos de reacción, superficies de energía potencial, energías de excitación, etc. 45 ¿Para que sirve? Energías y estructuras moleculares. Orbitales moleculares. Energías y estructuras de estado de transición. Apantallamiento en resonancia magnética nuclear y susceptibilidad magnética. Frecuencias vibracionales. Espectros infrarrojo y Raman. Cargas atómicas. Propiedades termodinámicas. Afinidades electrónicas y potenciales de ionización. Energías de reacción y de enlace. Polarización e hiperpolarización. Trayectorias de reacción. Potenciales electrostáticos y densidades electrónicas. 46 Definición de Estructura Coordenadas XYZ Coordenadas Internas Graphical User Interface (GUI) 47 Coordenadas XYZ: Formaldehído 48 Coordenadas internas Longitud (Unión): 1 2 r12 ( x2 x1 ) ( y2 y1 ) ( z2 z1 ) 2 2 2 Angulo (Unión): 2 1 3 R2,1 R2,3 cos 1, 2,3 | R2,1 || R2,3 | ( x1 x2 )( x3 x2 ) ( y1 y2 )( y3 y2 ) ( z1 z2 )( z3 z2 ) cos | R2,1 || R2,3 | 49 Angulo (Torsional / Diedro) Rotación en la unión 2-3: 1 4 R1 R3 3 2 R2 N1, 2,3 R2,1 R2,3 N 2,3, 4 R3, 2 R3, 4 N1, 2,3 N 2,3, 4 cos | N1, 2,3 || N 2,3, 4 | ( R1 ( R2 )) ( R3 R2 ) cos | ( R1 ( R2 )) || ( R3 R2 ) | R2,1 R2,3 [( y1 y2 )( z3 z2 ) ( y3 y2 )( z1 z2 )]i [( z1 z2 )( x3 x2 ) ( x1 x2 )( z3 z2 )] j [( x1 x2 )( y3 y2 ) ( x3 x2 )( y1 y2 )]k 50 Band Gap Teórico DFT b3lyp/6-31+G(d) -2.96 eV LUMO 2.36 eV -5.32 eV HOMO 51 Metano, Etileno y Etino 52 Para un doble enlace con oxígeno 53 Diagrama de energía para los tipos de enlace 54 En las moléculas orgánicas el enlace covalente predomina Maitotoxina Batracotoxina Estricnina 55 Características estructurales de compuestos lineales Cadenas saturadas (alcanos) Ángulos de 109° C-C = 1.50Å Cadenas insaturadas (alquenos) Ángulos de 120° C-C = 1.33 Å Cadenas insaturadas (alquinos) Ángulos de 180° C-C ≡ 1.20 Å Sistemas π conjugados 57 Alternación de longitudes de enlace en moléculas conjugadas CH3 H3C H C Me N Me H C Me N O O e Resonancia 58 Resonancia Consiste en la combinación lineal de estructuras de una molécula (estructuras resonantes) que no coinciden con la estructura real, pero que mediante su combinación, nos acerca mas a su estructura real. 59 Distancias de anillos aromáticos 60 Deslocalización electrónica La deslocalización electrónica, en física y en química, es el fenómeno que se produce cuando uno o varios electrones pueden distribuirse o moverse entre varios átomos en una molécula Una de los efectos de la deslocalización electrónica en sistemas conjugados se ve reflejado en la longitudes de enlace 61 Moléculas aromáticos y antiaromáticas El benceno y sus derivados Regla de Hückel Aromático 4n+2 Antiaromático 4n 62 Benceno C6H6 63 ¿Que pasa cuando radiación electromagnética incide en una molécula orgánica? Cambios provocados por la interacción con el espectro electromagnético 65 Técnicas espectroscópicas • Son métodos instrumentales empleados en química analítica basados en la interacción de la radiación electromagnética, u otras partículas, con un analito para identificarlo o determinar su concentración. • Según el rango de energía que presente la radiación electromagnética existen diferentes técnicas. 66 Técnicas espectroscópicas • ABSORCIÓN (UV-VIS, IR) • EMISIÓN (fluorescencia) • DISPERSIÓN ( Raman) • DIFRACCIÓN ( Rayos X) • Luz polarizada (dicroismo circular) • Resonancia (RMN, EPR) 67 Técnicas espectroscópicas Espctroscopía UV: Espectroscopía IR: cromóforos grupos funcionales rayos rayos x UV VIS IR 10-10 10-8 m-ondas radio 10-6 10-4 10-2 100 longitud de onda (cm) 102 Espectroscopía de rayos X: Formas cristalinas Espectroscopía RMN: átomos individuales y su entorno 68 Espectroscopía de infrarrojo Espectroscopia de infrarrojo • No es destructiva. • Diferentes formas de análisis. • Estudia la vibración de las moléculas. 70 ¿Como funciona? • Un espectro de infrarrojo es comúnmente obtenido al hacer pasar radiación infrarroja a través de una muestra y determinar que cantidad de la radiación incidente es absorbida • La energía a la cual un pico de absorción aparece corresponde a la frecuencia de vibración de una parte de la molécula 71 Modos de vibración Estiramiento simétrico oscilante Estiramiento asimétrico Flexión fuera del plano de tijera Torción fuera del plano 72 Vibración de enlaces en compuestos orgánicos 73 Ejemplo de un espectro IR 74 Espectroscopia de absorción UV-Visible ¿Que usa? Utiliza radiación electromagnética (luz) de las regiones visible, ultravioleta cercano (UV) e infrarroja cercano (NIR). ¿Que mide? La radiación absorbida por las moléculas y que provoca transiciones electrónicas que pueden ser cuantificadas. 76 Energía Tal como dicta la ley de conservación de la energía, la suma de todas las formas de energía que ingresan en la muestra debe de ser igual a la suma de todas las formas de energía que salen de la muestra, más la energía que absorbe el material. La energía entra y sale del átomo (o molécula) en forma de luz, calor y energía cinética de partículas tales como los electrones. 77 De qué depende la absorción La absorción molecular en la región ultravioleta y visible del espectro electromagnético depende de la estructura electrónica de la molécula. En la práctica, la espectrometría ultravioleta está limitada al análisis de sistemas conjugados. La absorción de energía se cuantifica y da por resultado la elevación de los electrones que ocupan orbitales de estado básico a orbitales de mayor energía (estado excitado). 78 Aplicaciones de la espectroscopía de absorción uv-vis • Cualitativa, Identificación de cromóforos por el espectro A vs Aproximación de Band Gap: • Cuantitativa, medir la concentración del cromóforo A = ε b C 79 Excitación electrónica Cuando un fotón UV-Visible de energía adecuada incide en una especie absorbente, un electrón es promovido desde su estado fundamental a un estado electrónico excitado. En absorción UV-Visible, pueden observarse las distintas transiciones electrónicas 80 Energía absorbida La energía absorbida depende de la diferencia de energía entre el estado básico y el excitado; cuanto menor es la diferencia de energía mayor la longitud de onda de la absorción. El exceso de energía en el estado excitado puede dar por resultado la ionización de la molécula o se puede emitir en forma de calor o luz. La absorción de radiación ultravioleta o visible por una molécula M se puede considerar como un proceso de dos etapas, la excitación electrónica y la relajación. M hv M * M M calor * 81 82 Transiciones electrónicas En espectroscopía UV-Vis se irradia con luz de energía suficiente como para provocar transiciones electrónicas, es decir promover un electrón desde un orbital de baja energía a uno vacante de alta energía Transiciones electrónicas posibles entre orbitales n: orbital que contiene par de electrones no compartidos (ej en O, N, Cl) En UV- Vis la energía solo alcanza para las transiciones n→* y →* 83 Energía absorbida Las transiciones más favorecidas son entre el orbital ocupado de energía más alta (HOMO) y el orbital desocupado de energía más baja (LUMO) El espectrómetro UV-Vis registra las longitudes de onda donde se registra absorción y cuantifica la absorción cubeta muestra (en solución) luz UV DETECTOR El espectro se registra como Absorbancia (A) vs. longitud de onda (λ) Las bandas del espectro UV son anchas porque incluyen la estructura fina de transiciones vibracionales y rotacionales de menor energía 84 Energía absorbida A mayor conjugación de sistemas aromáticos la absorción se desplaza al visible Este compuesto es de color anaranjado 85 Energía necesaria para las transiciones Transiciones σ→σ * λ<150 nm σ C-H o C-C. ultravioleta de vacío. Transiciones n→σ * λ entre 150-200 nm . pares de electrones no compartidos (electrones de no enlace). Transiciones n→π * y π → π * 200 a 700 nm. cromóforos. 86 Cromóforo Un cromóforo es el conjunto de átomos de una molécula que posee electrones capaces de absorber energía y excitarse para luego emitir esta energía en forma de luz visible; las longitudes de onda de la energía emitida dependen del cambio de nivel energético de los electrones, de estado excitado a estado basal. Cuando una molécula absorbe ciertas longitudes de onda de luz visible y transmite o refleja otras, la molécula tiene un color. 87 Cromóforo 88 Sistemas conjugados En la teoría de los orbitales moleculares, se considera que los electrones π de un sistema conjugado están deslocalizados por conjugación. El efecto de esta deslocalización es el descenso del nivel de energía del orbital π*, como consecuencia los máximos de 89 absorción se desplazan hacia longitudes de onda más largas. Terminología • Grupo cromóforo: grupo covalente insaturado que origina bandas de absorción electrónica. • Grupo auxócromo: grupo saturado (conteniendo pares de electrones libres) que unido a un cromóforo altera tanto la posicion como la intensidad de la banda de absorción. 90 Desplazamientos Batocrómico, desplazamiento de la banda de absorción a longitudes de onda mayores. Hipsocrómico, desplazamiento de la banda de absorción a longitudes de onda menores 91 coeficiente de absorción molar La ley de Beer permite cuantificar la concentración de una muestra por UV, también puede ser expresada de la siguiente manera: A = εcl A : Absorbancia ε : Coeficiente de exincion (Característico de cada sustancia). l : Largo del paso de la cuba (cm). c : Concentración (moles/l). Efecto en la intensidad de la banda • Hipercrómico, incremento en la intensidad de una banda de absorción. • Hipsocrómico, decremento en la intensidad de la banda de absorción. 93 Bandas de absorción 94 Efecto de grupos donadores y aceptores en la banda de absorción 95 Primeras observaciones 96 Lumiscencia • Es la emisión de luz por alguna sustancia y ocurre a partir de estado excitados Puede ser de dos tipos dependiendo de la naturaleza del estado excitado • Fluorescencia • Fosforescencia 97 Estados excitados Estado basal (singlete) Estado excitado (singlete) Estado excitado (triplete) 98 Procesos involucrando fotones Absorción Fluorescencia Fosforescencia Relajación vibracional Inversión de espin Conversión interna Procesos involucrando fotones transferencia de emisión de radiación de la energía 99 Fluoróforo Es un componente de una molécula que hace que ésta sea fluorescente. Es un grupo funcional de la molécula que absorberá energía de una longitud de onda específica y la volverá a emitir en otra determinada de mayor longitud de onda. 100 Características del espectro de emisión • Energía de excitación • Forma 101 Transiciones electrónicas 102 Tiempo de vida y rendimiento cuántico Las características mas importantes de un fluoróforo es su tiempo de vida y su rendimiento. rendimiento cuántico: es el numero de fotones emitidos en relación con los fotones absorbidos. el tiempo de vida del estado excitado es definido por tiempo promedio de existencia de las moléculas en el estado excitado antes de regresar al estado basal 103 Extinción de la fluorescencia La intensidad de la fluorescencia puede ser reducida por una gran variedad de procesos. La reducción de la intensidad de fluorescencia es llamado Quenching. Uno de los mecanismos para llevar a cabo el proceso anterior es la colisión, este ocurre cuando las moléculas en estado excitado es desactivado por contacto con otras moléculas presentes en la solución. 104 Moléculas orgánicas para celdas solares -Polímeros orgánicos. -Moléculas pequeñas. Materiales del tipo aceptor y tipo donador Tipo aceptor materiales para el transporte de electrones y funciona como un aceptor de e- Tipo donador materiales para el transporte de huecos y funciona como un donador de electrones. Pareja Donador-Aceptor 107 COMPUESTOS ORGÁNICOS DE BAJO PESO MOLECULAR Moléculas de bajo peso Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 073503 Adv. Mater. 2011, 23, 5387–5391 Adv. Energy Mater. 2011, 1, 888–893 J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15822–15825 109 Grupos funcionales Grupos o átomos dentro de una molécula, responsables de una propiedad especifica (química, eléctrica, óptica). Grupos electrodonadores: Tiende a ceder electrones (proceso de oxidación) Grupos electro aceptores: Tienden a recibir electrones (proceso de reducción) En ambos casos se requieren procesos redox reversibles. 110 Grupos electroaceptores y electrodonadores Efecto de resonancia (ceder electrones) Átomos o grupos funcionales con electrones no enlazantes pueden ceder estos electrones, para participar en la nube electrónica N: 1S22S22P3 El N es muy electronegativo, pero el grupo CN en algunos casos es electrodonador o electroaceptor 111 Grupos electroaceptores La adición de grupos aceptores como el grupo nitro (–NO2), carboxilo (–COOH) o ciano (–CN) genera un incremento en el potencial de ionización, que es la E para arrancar un ELECTRÓN de la capa de valencia a un átomo o molécula. Además modifica el nivel LUMO de un compuesto CN CN CN NC CN NC NC NC LUMO= -3.16 eV LUMO= -3.22 eV LUMO= -3.28 eV 112 Grupos electroaceptores La adición de grupos aceptores puede ayudar a reducir la energía entre HOMO y LUMO N Grupo Carbazol N C6H13 abs =390 nm f =414 nm NC CN N C6H13 abs =423 nm f =469 nm 113 Grupos electrodonadores La presencia de grupos electrodonadores implica una disminución del potencial de oxidación e incrementa el nivel energético del HOMO. Grupos electrodonadores: grupo metóxi (–MeO), grupo alcóxi (–RO) y principalmente grupos amino ( –NH2, – NRH, –NR1R2) X X N 2 1 NH2 N CH3 N H N CH3 N N CH3 X= a b H CH3 H3C c d e f 114 Estructura donadorπ-aceptor La estructura D–A genera un dipolo permanente, que incrementa la densidad de carga entre los cromóforos, y decrementa la energía de los estados excitados. De esta forma los mecanismos de relajación se producen en una menor frecuencia de emisión, es decir, se observa un desplazamiento batocrómico en la absorción y emisión 115 Estructura donadorπ-aceptor La estructura D–A genera además una orientación cristalina que favorece el transporte de carga. Además dipolos no lineales tienen aplicaciones en óptica no lineal 116 Compuestos representativos - Estables, Insolubles, alto punto de fusión -Fácil síntesis - λabs = 400, 650 nm; λPL = 760 nm - Estables, Insolubles, alto punto de fusión -Fácil síntesis y fácil funcionalización - λabs = 350, 550 nm 117 Compuestos representativos - Estables, Insolubles, alto punto de fusión - Síntesis de mediana dificultad - λabs = 417, 540 nm (estructura de la clorofila) - Solubles, punto de fusión al redor de 120 °C -Fácil síntesis y sustitución, alta movilidad de huecos - λabs = 300 nm; λPL = 400 nm 118 Compuestos representativos - Estables, Solubles, bajo punto de fusión - Fácilde mediana dificultad - Más ampliamente usado como transportador de electrones - Parcialmente solubles, mediano punto de fusión - Síntesis de mediana dificultad - λabs ≈ 540 nm 119 Compuestos representativos - Estables, Insolubles, alto punto de fusión - Síntesis de mediana dificultad - λabs = 350, 450 nm (estructura de la clorofila) - Estables, solubles, alto punto de fusión - Síntesis de mediana dificultad - λabs = 350-400, 490-600 nm altamente fluorescentes y fosforescentes 120 Propiedades físicas - Su solubilidad depende del peso molecular y la presencia de cadenas alifáticas y suelen ser solubles en disolventes medianamente polares. - Debido a su peso molecular no suelen formar película y se requiere de la evaporación a vacio para ello. - Tienen puntos de fusión menores a 200 °C, puntos de sublimación adecuados para su depósito por evaporación. - Pueden estructuras cristalinas. - Su coeficiente de absorción molar suele ser bajo si se compara con polímeros. - Suelen tener buena miscibilidad con polímeros por lo que pueden insertarse en un matriz polimérica para formar películas. 121 Por qué usar los polímeros orgánicos Polímeros orgánicos que poseen sistemas π, absorben luz en el intervalo del visible, generando cargas y un posible transporte de estas. Ventajas: a) bajo costo de síntesis. b) una fácil preparación del dispositivo c) manipulación química de las propiedades *Valores de coeficientes de absorción * Altos valores de movilidad de carga 122 Polímeros Moléculas de gran tamaño constituidas por una unidad básica (monómero) que se repite n veces 123 Polimerización -Adición: Se forma por adición de una unidad de monómero a otra - Condensación: Reacción entre dos grupos funcionales con la perdida de una molécula de agua 124 Mecanismo de Polimerización por radicales libres 125 Medición de los polímeros Siempre se obtiene una mezcla de cadenas con un cierto intervalo de peso molecular Mn= S Ni x Mi S Ni Mw= S Ni x Mi2 S Ni x Mi Mn= Peso molecular promedio en número Mw = Peso molecular promedio en peso Mi = Peso molecular de la cadena Ni = Número de cadenas de ese peso molecular PDI= Mw Mn Mn Mw Peso molecular 126 Cromatografía de permeación en gel 127 Polímeros conjugados 128 Polímeros Conjugados Alto coeficiente de absorción Molar y eficiencia de fluorescencia 129 Polímeros Funcionalizados Polímeros Funcionalizados Se modifican sus propiedades: - Mecánicas: solubilidad, plasticidad, fragilidad, estabilidad térmica - Eléctricas: Generación de portadores de carga, Conductividad - Ópticas: Longitud de onda de absorción y emisión, óptica no lineal 130 Co-polímeros 131 Compuestos representativos Clase Propiedades Fenilvinilidenos Polvo estable con estado neutral, soluble en THF, CB, Benceno, altamente fluorescente. Clase Tiofenos Aplicación Estructura OLEDs, OPVs Propiedades Aplicación Polvo estable con estado neutral, soluble en THF, CB, Benceno, no fluorescente, con alta movilidad electrónica. OPVs Estructura 132 Compuestos representativos Clase Pirroles Clase Propiedades Película conductiva tipo p, insoluble, obtenida por electropolimerización. Propiedades Solución acuosa, con Etilendioxitiofeno alta movilidad electrónica. Aplicación Estructura Electrodo para baterías y biosensores Aplicación Estructura Electrodo transparente conductivo para OLEDs y OPVs 133 Polímeros Donadores 134 Fulerenos Es un electro aceptor debido a varias caracteristicas: -Posee un LUMO de baja energía, el cual puede aceptar electrones desde un estado excitado de un material del tipo donador. (termodinámicamente favorecido) -La relativa estabilidad para conservar electrones en el LUMO, estabilizando la carga negativa. (oxígeno) 135 Fulerenos 136 Otros Aceptores 137 Mezcla de P3HT:PC61BM Adv. Mater. 2009, 21, 1323–1338 138 Diseño de capa activa 139 Diseño de capa activa Características del polímero para la capa activa: - favorecer la formación de películas capacidad de absorción intensa movilidad de huecos niveles HOMO y LUMO disponibles para poder interaccionar con los niveles del PCBM. 140 Elección del polímero 141 Diseño general de los polímeros Cadenas hidrofóbicas Esqueleto central Con sistemas π-conjugados Sustituyentes dentro de la cadena principal (características) Macromolecules 2012, 45, 607−632 142 Polímeros atractivos Chem. Mater. 2011, 23, 733–758 143 Efecto de las cadenas alquílicas en los polímeros 144 Polímero ideal 145 Fragmentos donadores 146 Fragmentos donadores 147 Anillos de tres fusionados como donadores 148 Elementos diferentes a carbono Aceptores fuertes 150 Estrategias 151 Estrategias: Síntesis de fragmentos Energy Environ. Sci., 2013,6, 711-718 152 Estrategias: Donadores: Donadores 153 Estrategias: Aceptores: Aceptores 154 Polímeros con estructura quinoide CH3 HO O hh H3C N O S S S n CH3 Si CH3 CH3 •Si-PCPDTBT 1.4 (gap) = 5.9 PSiF-DBT 1.82 (gap) = 5.4 = 6.6 PCDTBT 1.9 (gap) = 6.1 PTPTBT 1.57 (gap) = 6.4 PBnDT-DTPyT 1.5 (gap) = 6.3 Chem. Mater. 2011, 23, 733–75 155 Nuevas estructuras de polímeros 156 Síntesis de compuestos conjugados Síntesis de compuestos conjugados Suzuki Arilación Directa 158 Síntesis de compuestos conjugados Premio Nobel de Química 2010 “…por el desarrollo de métodos nuevos y más eficientes para unir entre sí átomos de carbono para sintetizar las moléculas complejas que mejoran la vida diaria del hombre…" 159 Reacción catalítica 160 Alternativas ecológicas S. Y. Liu, H. Y. Li, M. M. Shi, X. L. Hu, W. Q. Li, L. Fu and H. Z. Chen, Macromolecules, 2012, 45, 9004–9009 161 Alternativas ecológicas Z. L. Wu, A. Y. Li, B. H. Fan, F. Xue, C. Adachi and J. Y. Ouyang, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2011, 95, 2516–2523 162 Caracterización de compuestos RMN-1H a e d CH2 H3C a H3C CH3 c NH O b O N f f f H3C CH3 f e b c f d 163 Caracterización de compuestos RMN-13C b f H3C l CH2 c c H3C CH3 d O NH e g a O N h e m d k H3C CH3 i c c j n g h i e l n m j k c b f d a 164 Caracterización de compuestos Espectroscopía de masas CN N 165 Caracterización de compuestos Espectroscopía FTIR 1.00 CN N Reflectancia (u.a) 0.95 0.90 0.85 3070 C-H aromáticos 0.80 978 1596 C-H C=C Trans aromáticos 0.75 2240 C=N 0.70 0.65 4000 3500 3000 2500 2000 1500 Longitud de onda (nm) 1000 500 166 Caracterización física PDI= Mw Mn 167 GRACIAS