Novo Método Químico Aumenta Durabilidade da Eletrônica Macia

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

Polímeros conjugados são essencialmente aglomerados de moléculas encadeadas ao longo de um esqueleto que podem conduzir elétrons e absorver luz. Isso os torna perfeitos para criar optoeletrônica macia, como dispositivos eletrônicos vestíveis; no entanto, por mais flexíveis que sejam, esses polímeros são difíceis de estudar em massa porque se agregam e precipitam da solução.

A abordagem, chamada pinças magnéticas, permite que pesquisadores estiquem e torçam moléculas individuais do polímero conjugado poliacetileno. Abordagens anteriores dependiam de derivação 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 uma fita de polímero a uma lamínula de vidro e a outra extremidade a uma minúscula partícula magnética. Os pesquisadores então usam um campo magnético para manipular o polímero conjugado, esticando ou torcendo-o, e medindo a resposta de uma única cadeia de polímero que cresce. As quantidades são tão pequenas que permanecem solúveis em solução da maneira que quantidades em massa normalmente não permaneceriam.

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

Eles também descobriram que os polímeros exibiam comportamentos mecânicos diversos de uma cadeia individual para a próxima — comportamentos que haviam sido previstos pela teoria, mas nunca observados experimentalmente. As descobertas destacam tanto a singularidade dos polímeros conjugados para uma gama de aplicações quanto a força de usar uma técnica de manipulação e imagem de molécula única em materiais sintéticos.