Hasta 1977 los polímeros orgánicos, enormes estructuras basadas en una cadena de carbono formada por unidades llamadas monómeros que se repiten indefinidamente, se habían considerado materiales de gran utilidad, frecuentemente gracias a su bajísima conductividad eléctrica, que permitía utilizarlos como aislantes eléctricos. Sin embargo, el sorprendente descubrimiento, llevado a cabo en ese mismo año por los profesores Heeger, MacDiarmid y Shirakawa y que les valió el premio Nobel de química del año 2000, supuso un cambio de enfoque dramático en las expectativas forjadas en el campo de la aplicación de los polímeros. Y es que, estos tres profesores observaron experimentalmente que al oxidar un polímero llamado poliacetileno con vapores de halógeno (cloro, bromo o yodo) la conductividad de este material aumentaba ...¡1000 millones de veces!

Así, en la actualidad uno de los desafíos más importantes de la química orgánica es la obtención de estructuras poliméricas que sean capaces de conducir la electricidad, de manera que se puedan incorporar en dispositivos electrónicos, circuitos eléctricos como los cables de la luz, etc. La consecución de este desafío involucra actualmente a cientos de laboratorios de todo el mundo, dedicados a la síntesis y caracterización de este tipo de estructuras, cuyas características vamos a ver brevemente a continuación.

Un polímero conductor consiste, básicamente en una cadena carbonada muy larga que presenta una conjugación muy extendida. Por conjugación se entiende la alternancia de enlaces sencillos y múltiples, es decir:

Este tipo de estructura tiene la propiedad fundamental de poseer orbitales electrónicos pi extendidos sobre toda la estructura. Un electrón situado en uno de estos niveles estaría muy deslocalizado y tendría una gran libertad de movimiento, de manera que sería posible conseguir la conducción de electricidad

La razón de que un polímero con esta estructura no conduzca la electricidad siempre, se debe a que el electrón necesita una gran cantidad de energía para poder ocupar este tipo de orbital, ya que la separación energética entre el mismo y los orbitales electrónicos ocupadas es grande. Ahora bien, esta separación energética se puede reducir significativamente mediante lo que se conoce como dopaje. Este proceso consiste en incorporar a la estructura cierto tipo de átomos, cuya electronegatividad es marcadamente diferente de la que posee el carbono.

Aplicaciones de los polímeros conductores.

La manufacturación de los polímeros conductores presenta un bajo coste, ya que se sintetizan a partir de disoluciones que contienen las unidades básicas que forman la estructura, es decir, los monómeros. Algunos ejemplos de polímeros conductores comercializados en la actualidad son la polianilina dopada, que se emplea como conductor para la protección de los circuitos electrónicos contra la radiación electromagnética y como inhibidora de la corrosión. El polímero conocido como PEDOT se usa para evitar la aparición de electricidad estática, que da lugar a descargas eléctricas dañinas para films fotográficos. Además, se emplea como electrodo para dispositivos emisores de luz.. El politiofeno y sus derivados se están intentando emplear para transistores de campo magnético, y se está proyectando su uso en los detectores antirrobo de supermercados. Por último, el polifenil-vinilo parece ser un candidato idóneo para la construcción de pantallas fotoluminiscentes, como las de los teléfonos móviles.

El desarrollo de los polímeros conductores está todavía en sus primeras fases, por lo que no debería extrañarnos la aparición, durante los próximos años, de nuevos tipos de polímeros conductores, que abarquen cada vez un mayor número de aplicaciones.

Autor: Marco Castillo