“Sintetitzem compostos poliaromàtics amb noves propietats optoelectròniques”

El desenvolupament de nous materials semiconductors basats en compostos orgànics busca obtenir una nova generació de molècules o polímers que complementin la tecnologia tradicional de semiconductors inorgànics, basada principalment en l’ús de materials de silici. La utilització de semiconductors orgànics suposa un canvi de paradigma dins d’aquesta àrea del coneixement, ja que obre la porta a l’obtenció de materials semiconductors més flexibles, amb propietats de deposició millorades i fins i tot imprimibles.

Dins dels semiconductors orgànics, i a més dels polimèrics, es troba la família de les estructures poliaromàtiques carbonades discretes, amb propietats semiconductores molt prometedores. Aquests compostos han anat progressant i ja tenen aplicacions com components actius de, per exemple, díodes emissors de llum orgànics – OLEDs i unitats de generació d’energia fotovoltaica. Així mateix, recentment s’ha observat que la substitució d’enllaços dobles C=C per enllaços bor-nitrogen (B-N) en estructures poliaromàtiques pot modular a l’alça certes propietats fotofísiques d’aquestes molècules, com poden ser la mobilitat d’electrons o la modulació de les energies de reorganització, aspectes que permeten a aquests prototips moleculars avançar i apropar-se al comportament dels clàssics semiconductors inorgànics, líders encara a l’àrea.

En tractar-se de molècules sintètiques, el desenvolupament de semiconductors orgànics ofereix l’oportunitat d’incorporar un major grau de modularitat sintètic-funcional. És per això que, dins de les línies d’investigació del grup de recerca CRISOL – Chemical Reactions for Innovative Solutions d’IQS, s’està treballant en el desenvolupament de metodologies sintètiques que permetin obtenir aquests prototipus de semiconductors orgànics dopats amb enllaços B-N, per tal d’aconseguir avançar en la seva síntesi i caracterització fotofísica i tenir un major coneixement d’aquestes prometedores molècules, tot esperant poder aconseguir el disseny de molècules cada cop amb millors propietats de semiconducció. La recerca està liderada per la Dra. Ana B. Cuenca, juntament amb el Dr. Raimon Puig de la Bellacasa del GQF – Grup de Química Farmacèutica. En el projecte, també hi col·laboren els investigadors del grup de recerca AppLightChem, concretament en la caracterització fotofísica de les noves estructures candidates.

El Dr. Sergi Ordeix Utiel es va incorporar com a investigador postdoctoral en aquesta línia de recerca del grup CRISOL, per a l’obtenció de noves estructures poliaromàtiques dopades amb enllaços B-N que podrien arribar a ser components actius de dispositius optoelectrònics semiconductors, entre altres aplicacions. Per dur a terme aquest projecte, el Dr. Ordeix va aconseguir un dels ajuts atorgats dins la convocatòria del Programa Investigo de la Generalitat de Catalunya, la primera dins l’àmbit català. El Programa Investigo té com a objectiu concedir ajuts per a la contractació de persones joves, pel desenvolupament i execució de funcions, tasques i iniciatives de recerca i innovació.

Parlem amb el Dr. Sergi Ordeix i amb els seus supervisors, la Dra. Ana B. Cuenca i el Dr. Raimon Puig de la Bellacasa, sobre aquest projecte, l’ajut aconseguit i la seva experiència postdoctoral a IQS.

Sergi, quina ha estat la teva carrera científica i en què t’has especialitzat?

Vaig estudiar Química a la Universitat Autònoma de Barcelona, on em va captivar l’especialitat de Química Orgànica i vaig decidir fer el màster en aquesta disciplina a la Universitat de Barcelona. Seguidament, vaig continuar amb la tesi doctoral a la Facultat de Farmàcia i Ciències de l’Alimentació, al grup de la Dra. Mercedes Amat i el Dr. Joan Bosch. Durant la tesi, vàrem desenvolupar una metodologia per a la síntesi de building blocks quirals d’aplicació a la síntesi total asimètrica de productes naturals.

I just defensada la tesi, i gràcies a l’ajut Investigo, vaig tenir l’oportunitat de seguir com a investigador postdoctoral aquí, a IQS, dins del grup CRISOL, amb la Dra. Ana B. Cuenca i el Dr. Raimon Puig de la Bellacasa.

Què et va atreure d’IQS?

Varen ser diversos factors. Per una banda, vaig trobar molt atractiu el projecte que em varen presentar l’Ana B. i en Raimon, a la vegada que ambiciós. Es tractava d’un tema que no havia tingut l’oportunitat d’aprofundir-hi i em va fer molta il·lusió poder descobrir-lo. I gràcies a això, estic aprenent molt! A més a més, el fet de poder formar part d’una institució del renom i el prestigi d’IQS, tant a nivell nacional com internacional, també va influir en la meva decisió.

Quin és l’objectiu del teu projecte?

La finalitat aquest projecte és sintetitzar una diversitat de compostos poliaromàtics dopats amb àtoms de bor i nitrogen. Aquest tipus d’estructures, isoelectròniques amb els seus homòlegs carbonats, han esdevingut compostos de gran interès en camps com la biomedicina, la catàlisi i les ciències dels materials. La introducció de la unitat bor-nitrogen confereix a la molècula en qüestió un canvi en el seu moment dipolar, això implica un canvi en les propietats optoelectròniques i químiques de la molècula respecte al seu homòleg carbonat.

“La unitat bor-nitrogen confereix a les molècules un canvi en el seu moment dipolar i en les seves propietats optoelectròniques i químiques”

Aquesta part és la que trobo més interessant: conèixer com es modifiquen les propietats químiques dels compostos respecte a les que es podria esperar del seu homòleg amb àtoms de carboni. En presentar una reactivitat diferent de l’esperada respecte a la molècula carbonada, és a dir, sense bor i nitrogen, et fa qüestionar la química tal com la coneixies fins al moment, així com buscar entendre a què és degut aquest canvi.

El leitmotiv del projecte és, per tant, investigar noves metodologies sintètiques que permetin obtenir i estudiar les propietats d’aquest tipus de compostos i el seu potencial en l’aplicació en nous materials de tipus OLED i en energia orgànica fotovoltaica.

Per altra banda, i en col·laboració amb el Dr. Santi Nonell i el Dr. Roger Bresolí del grup AppLightChem, experts en aspectes químics de la fotònica, estudiarem la corresponent caracterització fotofísica d’aquests nous compostos dopats amb bor i nitrogen.

“Amb el grup AppLightChem, estudiarem la caracterització fotofísica dels nous composts dopats”

Què ha representat per a tu l’ajut Investigo?

Gràcies a aquesta beca he tingut l’oportunitat de poder seguir en el món de la investigació acadèmica, un lloc on em sento molt còmode. A més, el fet de poder aportar la meva contribució en aquest projecte de recercam’ha permès aprendre molt a nivell científic, perquè és un tipus de química diferent del que jo estava acostumat a treballar. També el fet d’entrar com a investigador postdoctoral m’ha permès agafar un rol més d’investigador sènior dins del laboratori i veure les coses des d’una altra perspectiva més madura.

La teva experiència a IQS?

Doncs molt positiva a tots els nivells. Estic molt content aquí, el nivell científic d’aquesta universitat és de molta qualitat. La investigació que estem desenvolupant al grup CRISOL m’ha permès aprendre noves tècniques i metodologies, així com a entendre la química des d’una nova perspectiva. En l’àmbit personal, he tingut la sort d’estar rodejat de persones fantàstiques, així que és un gust poder treballar així.

“Estic molt content a IQS, el nivell científic d’aquesta universitat és de molta qualitat”

Què opinen els supervisors?

ABC. És el primer postdoc del nostre grup! És un honor tenir-lo amb nosaltres, ha fet molt bon equip aquí a IQS, tant en el vessant personal com en la científica. La caracterització fotofísica de les molècules que estem fent amb els investigadors del grup AppLightChem està donant resultats molt interessants i som molt optimistes. Estem treballant en una àrea totalment nova que no havíem explorat abans, és prometedora i ens obre una línia de recerca molt puntera. Estem molt contents!

RP. També és el meu primer postdoc, per tant, som davant d’una situació nova però engrescadora per a tots. M’agradaria destacar que hem tingut molta sort amb en Sergi, s’ha adaptat des del primer dia amb la resta del grup i la seva integració en el projecte ha estat molt senzilla, formant un molt bon tàndem amb la Federica Rulli, la doctoranda que codirigim també amb la Dra. Cuenca. En definitiva, es nota que en Sergi té certa experiència en “això de la síntesi”.

El programa d’ajuts Investigo està finançat per la Unió Europea, Next Generation EU.