Estudio de la transferencia electrònica intramolecular en sistemas moleculares a partir de especies de valencia mixta
Esta Tesis está enmarcada en el emergente campo de investigación denominado electrónica molecular, que se puede definir como el estudio de procesos electrónicos medidos o controlados a escala molecular. La utilización de moléculas en circuitos electrónicos de tamaño nanoscópico representa el mayor g...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2008 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:37728 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/37728 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | València (Química teòrica) Electrònica molecular Compostos orgànics |
| Sumario: | Esta Tesis está enmarcada en el emergente campo de investigación denominado electrónica molecular, que se puede definir como el estudio de procesos electrónicos medidos o controlados a escala molecular. La utilización de moléculas en circuitos electrónicos de tamaño nanoscópico representa el mayor grado de miniaturización posible, con las ventajas que ello conlleva como mayor velocidad de operación o bajo coste de fabricación. Actualmente se han realizado grandes avances en la síntesis, caracterización y ensamblaje de moléculas y existen a escala molecular: rectificadores, puertas lógicas electrónicamente configurables, dispositivos NDR (negative differential resistance), transistores de efecto de campo FET, interruptores, memorias, etc. Ahora bien, uno de los requisitos para usar cualquier componente electrónico molecular es la capacidad de unirlo o integrarlo en la estructura de un dispositivo electrónico. Para conectar una molécula a otra, son necesarios los cables o hilos de escala molecular. Es decir, no cualquier molécula con una función útil se puede considerar automáticamente como un dispositivo electrónico, sino que ha de existir una vía para interaccionar con otros componentes; de ahí la importancia de los hilos moleculares. En esta Tesis se han estudiado las propiedades conductoras de diversos compuestos moleculares orgánicos para definir su comportamiento como hilos moleculares. Un método o aproximación para estudiar el transporte de electrones a través de un hilo molecular consiste en utilizar el hilo molecular como puente de unión entre un sistema dador y otro aceptor de electrones, de manera que pueda darse una Transferencia Electrónica Intramolecular (TEI) entre ambos (transferencia de un electrón de un extremo a otro de la misma molécula). Así, se han estudiado diversos compuestos utilizando para ello especies de valencia mixta (sistemas con dos centros redox con valencia formal distinta que se encuentran unidos covalentemente a una estructura puente o hilo molecular propiamente dicho). Las moléculas estudiadas como hilo molecular han sido: tetratiafulvaleno (TTF), 1-5(p-fenilenvinileno) y diversos compuestos aza-derivados, y como centros electroactivos, los que mejor se adecuaban a las características de estas moléculas: 1,4-benzoquinona, radical perclorotrifenilmetilo (PTM) y ferroceno, respectivamente. En todas las especies de valencia mixta generadas en esta Tesis se ha demostrado la existencia de Transferencia Electrónica Intramolecular, que en la mayoría de los casos se ha podido cuantificar por UV-Vis-NIR, RPE o ambas técnicas a la vez. Esto nos ha permitido evaluar la capacidad conductora de los hilos moleculares estudiados. La interacción electrónica entre centros redox es moderada en todos los casos, por lo que las especies se pueden clasificar como de valencia mixta de Clase II. Se ha demostrado por primera vez que el tetratiafulvaleno es un buen puente molecular para mediar Transferencias Electrónicas Intramoleculares. Por primera vez se ha demostrado a partir del estado fundamental y no del fotoexcitado no sólo que los oligo(p-fenilenvinilenos) son buenos conductores, sino además la influencia de la longitud de la cadena en la barrera de energía térmica, en la velocidad de la Transferencia Electrónica Intramolecular (y por tanto en la conductividad), así como los mecanismos implicados en el proceso. Los compuestos diferrocenilos con puentes aza-derivados estudiados son también buenos hilos moleculares. Presentan interacción electrónica metal-metal en sus especies de valencia mixta y, en la mayoría de los casos también interacción ligando-metal. Por otro lado, también se ha estudiado el reconocimiento de iones metálicos por parte de estos últimos compuestos, mostrando en algún caso una complejación selectiva de iones Mg2+ o Hg2+. Se ha demostrado que el proceso de complejación/descomplejación de iones Mg2+ se puede controlar electroquímicamente de forma reversible y que se puede aprovechar esta propiedad para transportar estos iones de forma eficaz. |
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