POLIMEROS CONDUCTORES

POLIMEROS CONDUCTORES

Los polímeros en general son materiales aislantes, sin embargo desde hace varias décadas se han descubierto los polímeros que conducen electricidad.

Los polímeros conductores, tan buenos conductores de electricidad que se les llamaron también metales sintéticos, fueron descubiertos en 1974 y desde entonces han despertado gran interés y rápido crecimiento en la electrónica de termoplásticos. El éxito de estos polímeros se basa en la unión de las propiedades eléctricas de los metales y la gran flexibilidad y baja densidad de los plásticos.

La conductividad de estos polímeros se debe a la adición de sustancias (dopado) y también a la existencia de dobles enlaces alternados con enlaces simples.

El polímero conductor tiene una gran cadena de carbonos con una alternancia de enlaces simples y dobles. Esta estructura hace que a lo largo de ella aparezcan orbitales electrónicos con electrones con una gran movilidad.

La conductividad se basa fundamentalmente en la libertad de movimiento de electrones que no están unidos a los átomos. El problema reside en que para que este electrón pase del orbital a un estado en el que se pueda mover necesitamos dar al polímero una gran cantidad de energía. Por ello se realiza el dopaje de átomos con electronegatividades muy distintas a las del carbono.

Las macromoléculas formadas por monómeros con un sistema Pi-conjugado pueden sufrir en su distribución electrónica alteraciones provocadas por moléculas dopantes. Estas moléculas pueden favorecer la generación de niveles electrónicas en la zona prohibida de la estructura de bandas del solido sintetizado y hacer que este pase de ser totalmente aislante al paso de la corriente eléctrica, cuando esta sin dopar, a tener un valor de esta propiedad muy próximo al de los metales.

La mayoría de polímeros orgánicos producidos son excelentes aisladores eléctricos. Los polímeros conductores, casi todos orgánicos, presentan enlaces deslocalizados (con frecuencia en un grupo aromático) que forman una estructura similar a la del silicio. Cuando se aplica una tensión entre las dos bandas, aumenta la conductividad eléctrica: son , pues, transistores. Casi todos los polímeros conductores son conocidos semiconductores gracias a su estructura en bandas, aunque algunos se comportan como metales conductores. La principal diferencia entre los polímero conductores y semiconductores inorgánicos es la movilidad de los electrones, hasta hace poco, mucho menor en los polímeros conductores, un vacio que la ciencia sigue reduciendo. Además de su interés fundamentas en la química, esta investigación ha dado lugar a muchas aplicación recientes, como los diodos emisores de luz, numerosas pantallas de video, las nuevas marcaciones de los productos en los supermercados , el procesamiento de las películas fotográficas, etc.

En los años 70, tres científicos estadounidenses demostraron que dopando una película de poliacetileno ( en este caso, oxidándola con vapor de yodo), su conductividad eléctrica aumentaba un millar de veces, comparable a la de los metales como el cobre y la plata. Las propiedades ópticas de los materiales también eran modificadas, ya que emitían luz.

Debido al descubrimiento de las propiedades altamente conductoras del poliacetileno, tanto Alan J. Heeger como Alan G. Macdiarmid y Hideki Shirakawa recibieron en 2000 en premio nobel de química.

Principales tipos: poliacetilenos, polipirroles, politiofenos, polianilinas y policloruro de paracresol fenileno.

En los semiconductores a base de silicio, algunos átomos de silicio se sustituyen por iones en exceso, como fosforo, o en defecto, como el boro, lo que se llama el tipo N o P.

Los polímeros pueden ser dopados mediante la adición de un reactivo químico que oxida o reduce el sistema, lo que hace transitar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducción, haciendo que el sistema sea mas conductor.

Debido al dopado puede aparecer en el polímero resultante cambios en sus propiedades, como el color, el volumen o la porosidad, propiedades relacionadas con el estado de oxidación del polímero.

Existen dos métodos de dopaje:

El dopaje químico presenta el polímero a un oxidante( yodo o bromo) o a un reductor (con metales alcalinos). Una solución del monómero es oxidada con una molécula cuyo potencial corresponde al de oxidación del monómero, formando un precipitado de polímero conductor.

El dopaje electrónico usa un electrodo recubierto con un polímero y bañados en una solución electrolítica en la cual el polímero es insoluble. la oxidación se produce mediante una corriente eléctrica. La aplicación de un voltaje entre los electrodos provoca un movimiento de la solución de iones y

...