“Sintetizamos compuestos poliaromáticos con nuevas propiedades optoelectrónicas”

El desarrollo de nuevos materiales semiconductores basados en compuestos orgánicos busca obtener una nueva generación de moléculas o polímeros que complementen la tecnología tradicional de semiconductores inorgánicos, basada principalmente en el uso de materiales de silicio. La utilización de semiconductores orgánicos supone un cambio de paradigma en esta área del conocimiento, ya que abre la puerta a la obtención de materiales semiconductores más flexibles, con propiedades de deposición mejoradas e incluso imprimibles.

Dentro de los semiconductores orgánicos, y además de los poliméricos, se encuentra la familia de las estructuras poliaromáticas carbonadas discretas, con propiedades semiconductoras muy prometedoras. Estos compuestos han ido progresando y ya tienen aplicaciones como componentes activos de, por ejemplo, diodos emisores de luz orgánicos – OLEDs y unidades de generación de energía fotovoltaica. Así mismo, recientemente se ha observado que la sustitución de enlaces dobles C=C por enlaces boro-nitrógeno (B-N) en estructuras poliaromáticas puede modular al alza ciertas propiedades fotofísicas de estas moléculas, como pueden ser la movilidad de electrones o la modulación de energías de reorganización, aspectos que permiten a estos prototipos moleculares avanzar y aproximarse al comportamiento de los clásicos semiconductores inorgánicos, líderes aún en esta área.

Al tratarse de moléculas sintéticas, el desarrollo de semiconductores orgánicos ofrece la oportunidad de incorporar un mayor grado de modularidad sintético-funcional. Es por esto que, dentro de las líneas del grupo de investigación CRISOL – Chemical Reactions for Innovative Solutions de IQS, se está trabajando en el desarrollo de metodologías sintéticas que permitan obtener estos prototipos de semiconductores dopados con enlaces B-N, para conseguir avanzar en su síntesis y caracterización fotofísica y tener un mayor conocimiento de estas prometedoras moléculas, esperando poder conseguir el diseño de moléculas cada vez con mejores propiedades de semi-conducción. La investigación está liderada por la Dra. Ana B. Cuenca, junto con el Dr. Raimon Puig de la Bellacasa del Grupo de Química Farmacéutica – GQF. En el proyecto también colabora los investigadores del grupo de investigación AppLightChem, concretamente en la caracterización fotofísica de las nuevas estructuras candidatas.

El Dr. Sergi Ordeix Utiel se incorporó como investigador postdoctoral en esta línea de investigación del grupo CRISOL, para la obtención de nuevas estructuras poliaromáticas dopadas con enlaces B-N, que podrían llegar a ser componentes activos de dispositivos optoelectrónicos semiconductores, entre otras aplicaciones. Para llevar a cabo este proyecto, el Dr. Ordeix consiguió una de las ayudas otorgadas dentro de la convocatoria del Programa Investigo de la Generalitat de Cataluña, la primera dentro del ámbito catalán. El programa Investigo tiene como objetivo conceder ayudas para la contratación de personas jóvenes, para el desarrollo y ejecución de funciones, tareas e iniciativas de investigación e innovación.

Hablamos con el Dr. Sergi Ordeix y sus supervisores, la Dra. Ana B. Cuenca y el Dr. Raimon Puig de la Bellacasa, sobre este proyecto, la ayuda conseguida y su experiencia postdoctoral en IQS.

Sergi, ¿cuál ha sido tu carrera científica y en qué te has especializado?

Estudié Química en la Universidad Autónoma de Barcelona, donde me cautivó la especialidad de Química Orgánica y decidí hacer el máster en esta disciplina en la Universidad de Barcelona. Después, continué con la tesis doctoral en la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación, en el grupo de la Dra. Mercedes Amat y del Dr. Joan Bosch. Durante la tesis, desarrollamos una metodología para la síntesis de building blocks quirales de aplicación en la síntesis total asimétrica de productos naturales.

Y justo defendida la tesis, y gracias a la ayuda Investigo, tuve la oportunidad de seguir como investigador postdoctoral aquí, en IQS, dentro del grupo CRISOL, con la Dra. Ana B. Cuenca y el Dr. Raimon Puig de la Bellacasa.

¿Qué te atrajo de IQS?

Fueron diversos factores. Por un lado, encontré muy atractivo el proyecto que me presentaron Ana B. y Raimon, a la vez que ambicioso. Se trataba de un tema en el que no había tenido oportunidad de profundizar y me hizo mucha ilusión poder descubrirlo. Y, gracias a esto, ¡estoy aprendiendo mucho! Además, el poder formar de una institución con el renombre y prestigio de IQS, tanto a nivel nacional como internacional, también influyó en mi decisión.

¿Cuál es el objetivo de tu proyecto?

La finalidad de este proyecto es sintetizar una diversidad de compuestos poliaromáticos dopados con átomos de boro y nitrógeno. Este tipo de estructuras, isoelectrónicas con sus homólogos carbonados, se han convertido en compuestos de gran interés en campos como la biomedicina, la catálisis y la ciencia de los materiales. La introducción de la unidad boro-nitrógeno confiere a la molécula en cuestión un cambio en sus propiedades optoelectrónicas y químicas, respecto a su homólogo carbonado.

«La unidad boro-nitrógeno confiere a las moléculas un cambio en su momento dipolar y en sus propiedades optoelectrónicas y químicas»

Esta parte es la que encuentro más interesante: conocer cómo se modifican las propiedades químicas de los compuestos, respecto a las que se podría esperar de su homólogo con átomos de carbono. Al presentar una reactividad diferente de la esperada respecto a la molécula carbonada, es decir, sin boro y nitrógeno, hace que nos cuestionemos la química tal y como la conocemos hasta el momento, así como buscar entender a que se deben los cambios.

El leitmotiv del proyecto es, por tanto, investigar nuevas metodologías sintéticas que permitan obtener y estudiar las propiedades de este tipo de compuestos y su potencial en la aplicación en nuevos materiales de tipo OLED y en energía orgánica fotovoltaica.

Por otro lado, y en colaboración con el Dr. Santi Nonell y el Dr. Roger Bresolí del grupo AppLightChem, expertos en aspectos químicos de la fotónica, estudiaremos la correspondiente caracterización fotofísica de estos compuestos dopados con boro y nitrógeno.

Con el grupo AppLightChem estudiaremos la caracterización fotofisica de los nuevos compuestos dopados

¿Qué ha representado para ti la ayuda Investigo?

Pues gracias a esta beca he tenido la oportunidad de continuar en el mundo de la investigación académica, un lugar en el que me siento muy cómodo. Además, el hecho de poder aportar mi contribución en este proyecto me ha permitido aprender mucho a nivel científico, ya que es un tipo de química diferente al que yo estaba acostumbrado.  También el hecho de entrar como investigador postdoctoral me ha permitido tomar un rol más de investigador sénior dentro del laboratorio y ver las cosas desde otra perspectiva más madura.

¿Tu experiencia en IQS?

Pues muy positiva, a todos los niveles. Estoy muy contento aquí, el nivel científico de esta universidad es de mucha calidad. La investigación que estamos desarrollando en el grupo CRISOL me ha permitido aprender nuevas técnicas y metodologías, así como a entender la química desde una nueva perspectiva. A nivel personal, he tenido la suerte de estar rodeado de personas fantásticas, así que es un gusto poder trabajar aquí.

«Estoy muy contento en IQS, el nivel científico de esta universidad es de mucha calidad»

¿Qué opinan los supervisores?

ABC. ¡Es el primer postdoc de nuestro grupo! Es un honor tenerlo con nosotros, ha hecho muy buen equipo aquí en IQS, tanto en la vertiente personal como en la científica. La caracterización fotofísica de las moléculas que estamos haciendo con los investigadores del grupo AppLightChem está dando resultados muy interesantes y somos muy optimistas. Estamos trabajando en un área totalmente nueva que no habíamos explorado antes, es prometedora y nos abre una línea de investigación muy puntera. ¡Estamos muy contentos!

RP. También es mi primer postdoc, así que estamos delante de una situación nueva pero estimulante para todos. Me gustaría destacar que hemos tenido mucha suerte con Sergi, se ha adaptado desde el primer día con el resto del grupo y su integración en el proyecto ha sido muy fácil, formando un muy buen tándem con Federica Rulli, la doctoranda que codirigimos también con la Dra. Cuenca. En definitiva, se nota que Sergi tiene cierta experiencia en “esto de la síntesis”.

El programa de ayudas Investigo está financiado por la Unión Europea, Next Generation EU.