Cálculos DFT en materiales orgánicos conjugados: importancia en el análisis de los datos experimentales

Abstract

Actualmente, y cada vez con mayor intensidad, los materiales orgánicos policonjugados se están erigiendo como la alternativa ecológica real al uso de silicio en materiales para dispositivos electrónicos. Este hecho se debe principalmente a una serie de ventajas que presentan frente a los materiales inorgánicos tradicionales, tales como bajo coste de producción, ligereza, flexibilidad, disponibilidad para ser impresos y posibilidad de interacción con material biológico. Éstos pueden estar constituidos por diferentes estructuras, desde moléculas discretas a polímeros, pasando por macromoléculas de mayor complejidad (fullereno, nanotubos, grafeno…). Hoy en día es posible encontrarlos integrados en dispositivos electrónicos como diodos emisores de luz orgánicos (OLEDs), células solares orgánicas (OSCs) y transistores orgánicos de efecto campo (OFETs) y presentados en diferentes soportes1, constituyendo de este modo parte fundamental de la actualidad tecnológica comercial. Dado su impacto, son uno de los principales objetos de estudio, ya sea como estructuras moleculares2,3 o poliméricas4-6. En el trabajo desarrollado se analizan las estructuras electrónicas y moleculares de diferentes materiales π-conjugados, las modificaciones que se pueden ejercer en los mismos y las propiedades exclusivas derivadas de éstas, pudiendo, de este modo, determinar su capacidad como potencial material semiconductor en aplicaciones optoelectrónicas. Para ello se han llevado a cabo una serie de experimentos (espectroscopía Raman y espectroscopía electrónica de absorción) cuyo resultado ha sido analizado en profundidad utilizando cálculos químico-cuánticos en DFT como herramienta analítica. Gracias, por tanto, a los cálculos realizados, es posible obtener una visión completa del comportamiento electrónico observado en diferentes modelos moleculares y poliméricos, así como esclarecer la causa que genera ciertos comportamientos inéditos hasta el momento en este tipo de materiales.