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LOS POLÍMEROS CONDUCTORES DE LA ELECTRICIDAD

Hoy en día sabemos que un polímero es una molécula, natural o sintética, que consiste esencialmente en unidades estructurales idénticas repetidas (griego poli− que significa varias y −meros que significa unidad). Pero hace ya unos setenta y cinco años los químicos trabajaban intensamente en la Química de Polímeros. Antes del descubrimiento delpoliestireno completamente sintético, la producción se basaba en modificaciones de polímeros naturales, como viscosa−rayón o acetato de celulosa. No fue sino hasta 1936 (con la llegada
del nylon−66) cuando la Química de polímeros empezó a cambiar el mundo hasta el punto en el que lo ha hecho.
Una de las propiedades más atractivas de los polímeros orgánicos clásicos, como el poliestireno,polipropileno, polietileno, etc., ha sido la capacidad de actuar como excelentes aislantes eléctricos. Sin embargo, ha existido un gran interés en la posibilidad de producir polímeros que actúen como conductores eléctricos. Con ello se pretendía combinar en un mismo material las propiedades eléctricas de un semiconductor con las de un polímero. Estos
nuevos materiales, a los que se han denominado polímerosconductores, podrían revolucionar la industria eléctrica y electrónica al combinar excelentes propiedades mecánicas (flexibilidad, ligereza y resistencia al impacto) y químicas (resistencia a la corrosión), además de su fácil preparación y bajo costo de fabricación
Hasta 1977 los polímeros orgánicos, enormes estructuras basadas en una cadena de carbono formada por unidades llamadas monómeros quese repiten indefinidamente, se habían considerado materiales de gran utilidad, frecuentemente gracias a su bajísima conductividad eléctrica, que permitía utilizarlos como aislantes eléctricos.
Sin embargo, el sorprendente descubrimiento, llevado a cabo en ese mismo año por los profesores Heeger, MacDiarmid y Shirakawa y que les valió el premio Nobel de Química del año 2000, supuso un cambio deenfoque dramático en las expectativas forjadas en el campo de la aplicación de los polímeros. Y es que, estos tres profesores observaron experimentalmente que al oxidar un polímero llamado poliacetileno con vapores de halógeno (cloro, bromo o yodo) la conductividad de este material aumentaba ...¡1000 millones de veces!.


Así, en la actualidad uno de los desafíos más importantes de la químicaorgánica es la obtención de estructuras poliméricas que sean capaces de conducir la electricidad,de manera que se puedan incorporar en dispositivos electrónicos, circuitos eléctricos como los cables de la luz, etc. La consecución de este desafío involucra actualmente a cientos de laboratorios de todo el mundo, dedicados a la síntesis y caracterización de este tipo de estructuras, cuyascaracterísticas vamos a ver brevemente a continuación.
Un polímero conductor consiste, básicamente en una cadena carbonada muy larga que presenta una conjugación muy extendida. Por conjugación se entiende la alternancia de enlaces sencillos y múltiples, es decir



Este tipo de estructura tiene la propiedad fundamental de poseer orbitales electrónicos pi extendidos sobre toda la estructura. Un electrónsituado en uno de estos niveles estaría muy deslocalizado y tendría una gran libertad de movimiento,
de manera que sería posible conseguir la conducción de electricidad





La razón de que un polímero con esta estructura no conduzca la electricidad siempre, se debe a que el electrón necesita una gran cantidad de energía para poder ocupar este tipo de orbital, ya que la separación energéticaentre el mismo y los orbitales electrónicos ocupados es grande. Ahora bien, esta separación energética se puede reducir significativamente mediante lo que se conoce como dopaje. Este proceso consiste en incorporar a la estructura cierto tipo de átomos, cuya electronegatividad es marcadamente diferente de la que posee el carbono.

Un polímero conductor es un material formado por largas cadenas...