Los polímeros conductores o, más precisamente, los polímeros intrínsecamente conductores (ICP) son polímeros orgánicos que conducen la electricidad . [1] [2] Dichos compuestos pueden tener conductividad metálica o pueden ser semiconductores . La mayor ventaja de los polímeros conductores es su procesabilidad, principalmente por dispersión . Los polímeros conductores generalmente no son termoplásticos , es decir, no son termoformables. Pero, al igual que los polímeros aislantes, son materiales orgánicos. Pueden ofrecer una alta conductividad eléctrica pero no muestran propiedades mecánicas similares a otros polímeros disponibles comercialmente. Las propiedades eléctricas se pueden ajustar utilizando los métodos de síntesis orgánica [3] y técnicas de dispersión avanzadas. [4]
La polianilina fue descrita por primera vez a mediados del siglo XIX por Henry Letheby , quien investigó los productos de oxidación electroquímica y química de la anilina en medios ácidos. Observó que la forma reducida era incolora, pero las formas oxidadas eran de un azul profundo. [5]
Los primeros compuestos orgánicos altamente conductores fueron los complejos de transferencia de carga . [6] En la década de 1950, los investigadores informaron que los compuestos aromáticos policíclicos formaban sales complejas de transferencia de carga semiconductoras con halógenos. [3] En 1954, investigadores de Bell Labs y otros lugares informaron sobre complejos de transferencia de carga orgánica con resistividades tan bajas como 8 ohmios-cm. [7] [8] A principios de la década de 1970, los investigadores demostraron que las sales de tetratiafulvaleno muestran [9]conductividad casi metálica, mientras que la superconductividad se demostró en 1980. En la actualidad, continúa una amplia investigación sobre las sales de transferencia de carga. Si bien estos compuestos técnicamente no eran polímeros, esto indicó que los compuestos orgánicos pueden transportar corriente. Si bien los conductores orgánicos se discutieron previamente de manera intermitente, el campo fue particularmente energizado por la predicción de la superconductividad [10] luego del descubrimiento de la teoría BCS .
En 1963, los australianos BA Bolto, DE Weiss y colaboradores informaron sobre derivados del polipirrol con resistividades tan bajas como 1 ohm · cm. Refs. [11] y [7] citan múltiples informes de poliacetilenos oxidados de alta conductividad similares. Con la notable excepción de los complejos de transferencia de carga (algunos de los cuales son incluso superconductores ), las moléculas orgánicas se consideraban anteriormente aislantes o, en el mejor de los casos, semiconductores débilmente conductores . Posteriormente, DeSurville y sus colaboradores informaron una alta conductividad en una polianilina. [12] Asimismo, en 1980, Díaz y Logan informaron películas de polianilina que pueden servir como electrodos. [13]
Si bien operan principalmente en el reino cuántico de menos de 100 nanómetros, los procesos electrónicos "moleculares" pueden manifestarse colectivamente en una escala macro. Los ejemplos incluyen tunelización cuántica , resistencia negativa , saltos asistidos por fonones y polarones . En 1977, Alan J. Heeger , Alan MacDiarmid y Hideki Shirakawa informaron una alta conductividad similar en el poliacetileno dopado con yodo oxidado. [14] Por esta investigación, fueron galardonados con el Premio Nobel de Química 2000 "por el descubrimiento y desarrollo de polímeros conductores". [15]El poliacetileno en sí no encontró aplicaciones prácticas, pero llamó la atención de los científicos y alentó el rápido crecimiento del campo. [5] Desde finales de la década de 1980, los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) han surgido como una aplicación importante de los polímeros conductores. [16] [17]
Los "polímeros negros" de estructura lineal ( poliacetileno , polipirrol , poliindol y polianilina ) y sus copolímeros son la clase principal de polímeros conductores. El poli (p-fenileno vinileno) (PPV) y sus derivados solubles han surgido como los polímeros semiconductores electroluminiscentes prototípicos . Hoy en día, los poli (3-alquiltiofenos) son los materiales arquetípicos de las células solares y los transistores. [3]