Abordagem química para eletrônicos macios mais robustos

Uma nova abordagem para estudar polímeros conjugados permitiu aos pesquisadores medir, pela primeira vez, as propriedades mecânicas e cinéticas de moléculas individuais durante a reação de polimerização.

Polímeros conjugados são essencialmente aglomerados de moléculas amarradas ao longo de uma espinha dorsal que podem conduzir elétrons e absorver luz. Isso os torna perfeitos para a criação de optoeletrônicos suaves, como dispositivos eletrônicos vestíveis; no entanto, por mais flexíveis que sejam, esses polímeros são difíceis de estudar em massa porque se agregam e caem da solução.

A abordagem, chamada de pinça magnética, permite que os pesquisadores estiquem e torçam moléculas individuais do polímero conjugado de poliacetileno. As abordagens anteriores baseavam-se na derivatização química na qual as estruturas são modificadas com grupos funcionais de átomos; no entanto, essa abordagem pode afetar as propriedades inatas do polímero.

O processo funciona fixando uma extremidade de um fio de polímero a uma lamela de vidro e a outra extremidade a uma minúscula partícula magnética. Os pesquisadores então usam um campo magnético para manipular o polímero conjugado, esticando-o ou torcendo-o, e medindo a resposta de uma única cadeia polimérica que cresce. As quantidades são tão pequenas que permanecem solúveis em solução da maneira que as quantidades a granel normalmente não ficariam.

A equipe mediu quanto longas cadeias de polímeros conjugados, que consistem em centenas de milhares de unidades de monômeros, crescem em tempo real. Eles descobriram que os polímeros adicionam um novo monômero por segundo, um crescimento muito mais rápido do que seus análogos não conjugados. Ao puxar e esticar polímeros conjugados individuais, as chamadas medidas de extensão de força, os pesquisadores foram capazes de avaliar sua rigidez e entender melhor como eles podem dobrar em diferentes direções enquanto permanecem conjugados e retêm a condutividade eletrônica.

Eles também descobriram que os polímeros apresentavam diversos comportamentos mecânicos de uma cadeia individual para outra – comportamentos que haviam sido previstos pela teoria, mas nunca observados experimentalmente. As descobertas destacam a singularidade dos polímeros conjugados para uma variedade de aplicações, bem como a força do uso de uma técnica de manipulação e imagem de molécula única em materiais sintéticos.