4 - Società Chimica Italiana

Alessandro Fraleoni-MorgeraFigura 3 - Evoluzione del sistema di bande deipolimeri coniugati con l’aumentare del livellodi drogaggio. In questa figura è rappresentato ilcaso di drogaggio di tipo p (ossidazione), ma lostesso tipo di processo avviene anche per ildrogaggio di tipo n, in cui però le mini bandeintra-bandgap sono piene di elettroniIn particolare, quando questi materiali sono mantenuti nellostato semiconduttore possono essere utilizzati nella realizzazionedi schermi piatti per telefonini e computer,transistors ed altri componenti elettronici, cellefotovoltaiche plastiche, materiale attivo in laser portatili.Sotto forma drogata sono invece usati invece comeantistatici (per esempio in tappeti), per schermature elettromagnetiche(per es. in schermi per computer) o inibitoridi corrosione (in vernici).Pur avendo già trovato applicazioni commerciali, i polimericoniugati non sempre sono stabili nel tempo all’ambientee/o alle radiazioni luminose, anche se i meccanismi di degradazionesono in buona parte noti o comunquegovernabili. Le applicazioni pratiche di questi materialidipendono quindi dalla possibilità di realizzare architetturemacromolecolari adatte all’applicazione desiderata, equesto è possibile grazie alla chimica organica di sintesi,che permette di realizzare strutture monomeriche desiderateda polimerizzare in seguito. Per esempio, è noto che nelPPV uno dei punti di attacco del processo difotoossidazione, che genera specie radicaliche reattive responsabilidella distruzione dei legami coniugati e quindidelle proprietà elettroniche del polimero, è il sito dei protonibenzilici (Figura 4a). Realizzando polimeri in cui questaposizione è resa non reattiva (Figura 4b), si ottengonoperciò varietà di PPV stabili anche alla fotoossidazione.Un altro interessante esempio di come sia possibile sfruttarela conoscenza della chimica organica, in questo caso abbinataa quella della chimica fisica, è invece rappresentatodalla regolazione della lunghezza d’onda di emissione deipolitiofeni. È infatti stato verificato che questo parametro,di fondamentale importanza per le applicazioni nel settoredella realizzazione di schermi piatti polimerici, dipende strettamentedal cosiddetto “grado di coniugazione” della catenapolimerica, ovvero dal grado di sovrapposizione spazialedegli orbitali π lungo la catena principale.Tale parametro, nel caso dei politiofeni, può essere facilmentevariato agendo sulla mutua coplanarità degli anellitiofenici, che può a sua volta essere variata in funzione delgrado di rotazione degli anelli lungo il legame σ che congiungedue unità consecutive nel polimero. Realizzandoconfigurazioni strutturali opportune (Figura 5a), si riesce a“forzare” il sistema ad assumere conformazioni con anellisuccessivi più o meno coplanari (Figura 5b), riuscendo alimitare (o ad aumentare, se la configurazione strutturale èstata correttamente disegnata) il grado di coniugazionedel sistema.In conclusione i polimeri coniugati sono materiali che, purFigura 4 - PPA con protoni benzilici (a) e senza protoni benzilici reattivi (b)Figura 5 - a) diade tiofenica in cui le catene alchiliche sostituenti sono in posizione cosiddetta “testa a testa”, che introduce un fattoredi tensione sterica tra i due anelli consecutivi; b) effetto di questa configurazione sul grado di mutua rotazione degli anelli tiofeniciconsecutivi nella catena amcromolecolare.107Settembre - Ottobre 2005CnS - La Chimica nella Scuola