Polimeri cu lanțuri principale rigide care conțin metale

Această lucrare oferă o imagine de ansamblu asupra unor metal cu conţinut de polimeri care conţin sisteme heterociclice şi complexele metalice de pe lanţul principal.

Heterocicluri, cum ar fi 1,3,4-oxadiazoles, quinoxaline, dipyridophenazine, şi benzimidazol poate accentua mobilităţi transportator de electroni din polimeri, în timp ce integrarea ruteniu sau reniu complexe diimine la un polimer conjugat poate modifica in mod semnificativ proprietăţile fotofizice ale polimerilor care rezulta.Lantul principal heterociclic poate fi construit prin inchiderea inelelor prin condensare sau prin reactii de cuplare catalizate de metale. Polimerii care contin liganzi bidentati sau tridentati pe lanturile principale au fost folositi pentru a coordina metale. Acesti polimeri continand metale si-au gasit aplicatii in diferite dispozitive cum ar fi diodele luminiscente, detectoare optice si celule fotovoltaice.

Introducere

Primul exemplu de polimeri cu continut de metal a fost vinil ferocenul si alti complecsi pi vinil-metale tranzitionale au fost polimerizate in aceleasi conditii ca monomeri organici olefinici pentru a produce polimeri cu masa moleculara mare. De atunci domeniul polimerilor cu metale a capatat din ce in ce mai multa atentie datorita posibilelor aplicatii. Prin incorporarea complecsilor metalici in moleculele de polimer proprietatile fizico-chimice ale polimerilor obtinuti pot fi modificate in timp ce proprietetile polimerilor de a forma filme pot fi mentinute. Polimerii cu metale si-au gasit aplicatii in diferite domenii de cercetare cum ar fi cataliza polimerica, complecsi supramoleculari cu metale, polimeri dendritici si in constructia sistemelor supramoleculare. In general complecsii cu metale pot fi atasati la moleculele de polimeri ca parte a lantului principal sau ca grupuri izolate.

Conform clasificarii lui Ciardelli exista trei tipuri de polimeri cu metale:

- Tipul 1: complecsii metalici sunt atasati de molecula de polimer prin interactii electrostatice sau prin legaturi covalente

- Tipul 2: complecsii metalci constituie o parte a lantului polimeric principal

- Tipul 3: ionii metalici continuti in matcea polimerica

Studiile privind sinteza si proprietatile polimerilor cu metale au fost concentrate pe sinteza de polimeri in care lantul polimeric principal si complecsii metalici pot indeplini diferite functii. De exemplu cand un complex metelic cu absorbtie puternica in domeniul vizibil este atasat unui lant polimeric principal conjugat fotosensibilitatea polimerului obtinut este mult imbunatatita. In plus cand polimeriisunt excitati prin iradiere cu lumina electronii excitati pot fi extrasi si transportati prin lantul principal conjugat. Acest tip de polimeri pot fi folositi in celulele fotovoltaice. Un exemplu de astfel de polimer este prezentat in figura de mai jos.

Acest polimer a fost sintetizat printr-o reactie de cuplare catalizata de paladiu. Continutul in complex metalic poate fi ajustat prin schimbarea raportului intre monomeri in reactia de polimerizare. Complexul cu ruteniu poate imbunatati proprietatile fotosenzitive ale polimerului peste 500 nm frecventa peste care lantul principal nu absoarbe. In plus fotocurentul de raspuns si mobilitatea sarcinilor depinde de continutul de metal ceea ce demonstreaza ca complecsii metalici joaca un rol important in generarea de sarcini inj prezenta luminii si in transportul sarcinilor.

Figura 3

Cand un complex metalic etalic emisiv este incorporat intr-un polimer luminiscent cu lant principal conjugat atat polimerul cat si complexul metalic pot functiona cam fotoemitori . Figura 3 prezinta o serie de poli(parafenilenvinil) cu complecsi izolati de ruteniu cu bipiridina sau tripiridina. Spectrele de absorbtie in UV-VIZ prezinta benzi intense de absorbtie datorate atat lantului principal cat si complexului de ruteniu. Spectrele de absorbtie depind totusi de continutul de metal. Cand polimerul contine 10% ruteniu-bipiridina atat emisiile datorate complexului cat si lantului principal pot fi observate. Daca continutul de complex de ruteniu creste emisia lantului principal este redusa de complexul de rureniu care are o rata mai mica de transfer metal-ligand a sarcinii.

In afara de lanturile principale conjugate bazate pe carbon si alte sisteme heterociclice pot fi folosite pentru crearea de polimeri conjugati.