Grupo de Cristales Líquidos y Nuevos Materiales

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Research lines

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Our group is well known, since more than two decades, for our contributions to materials chemistry, particularly in the field of Liquid Crystals (LC). A large number of papers published in high impact factor journals support the quality of our work. LCs are themselves materials for technological applications, being LCDs the most popular application. The peculiar properties of this state of matter (order combined with mobility, and easy external control with minimal energetic cost) make of LCs self-organized materials easy to process. For this reason, they are industrially attractive as support or carriers of any associated property. As a continuation and expansion of lines of our previous projects we plan to synthesize new molecules displaying, as molecules or as molecular aggregates, interesting properties whether in the solid state or in the LC state. Since typical dimensions of these aggregates are in the range 10-30 nm, at least in two dimensions, we can refer to them as Nanostructured Aggregates.

In many cases the individual molecules can display interesting physical properties such as color, high polarizability, luminescence, etc.; additionally it is possible to achieve conditions where that shape and electronics of the molecules give rise to LC materials forming mesophases. The order and fluidity of the latter is very advantageous for the application of these materials and might also reinforce the physical properties of the material as compared with more rigid or more amorphous related materials, although this idea has been still scarcely explored. In this project we want to develop systems prone to produce electronic conduction.

 

The objectives of the project are in three areas:

1) Luminescent metal-containing molecules bearing perylene fragments. In this field we plan to extend the number of molecular types, so far very small, in order to better understand the effects of the metal and the linker on luminescence. Two challenges are to produce compounds that keep high quantum yields, and to switch the luminescent answer from fluorescence to phosphorescence.

2) Metallomesogens.

a) Columnar metallomesogens. In this topic the purpose is to build discotic molecules that have covalently bonded metal containing fragments. Its self-association in columnar mesophases might induce unidimensional conductivity.

b) Hydrogen bonds in metallomesogens. Here we try to use hydrogen bonds as the driving force to build metal containing supramolecular structures with liquid crystal properties.

3) Nanoparticles. In this part of the project we connect our experience in liquid crystals to the synthesis of nanoparticles, looking for new synthetic processes, additional possibilities of size and shape control, and some understanding of the synthesis.

Implicit in the project, and explicit in this last topic, there is the possibility to apply some of the results (e.g. columnar metallomesogens) to catalysis.

 

[:es]Nuestro grupo tiene una reconocida experiencia de más de dos décadas en la Química de los Materiales Moleculares, fundamentalmente orientada a los cristales líquidos y más específicamente a los metalomesógenos: compuestos metálicos que poseen comportamiento de cristal líquido. Un elevado número de publicaciones en las mejores revistas del mundo en química y en materiales demuestran nuestra alta capacidad en el desarrollo de este tipo de moléculas.

Aunque los cristales líquidos son en sí mismos materiales de aplicación tecnológica (las pantallas de cristal líquido son el desarrollo más conocido), las características propiedades de este estado de la materia los hacen materiales autoorganizados y fáciles de procesar, por lo que son industrialmente muy interesantes como portadores de cualquier tipo de propiedad asociada.

Típicamente se sintetizan moléculas individuales que puedan mostrar propiedades físicas interesantes (como el color, alta polarizabilidad, propiedades optoelectrónicas, luminiscencia, etc.), y adicionalmente se puede conseguir que la forma de las moléculas favorezca la formación de cristales líquidos con la flexibilidad y orden que caracteriza este estado.

 

Los objetivos de este proyecto se ordenan en tres áreas:

1) Complejos metálicos luminiscentes derivados de perileno. En este campo planeamos extender el número de tipos moleculares, hasta el momento muy reducido, para entender mejor los efectos del metal y de los conectores sobre la luminiscencia. Dos objetivos importantes son producir compuestos que mantengan altos rendimientos cuánticos y permutar la respuesta luminiscente de fluorescencia a fosforescencia.

2) Metalomesógenos. a) Metalomesógenos columnares. En este tema el propósito es construir moléculas discóticas que lleven, unidos covalentemente, fragmentos de complejos metálicos. Su autoasociación en mesofases columnares podría inducir conductividad unidimensional. b) Enlaces de hidrógeno en metalomesógenos. En este apartado intentamos utilizar el enlace de hidrógeno como fuerza conductora para construir estructuras supramoleculares conteniendo complejos metálicos y con propiedades de cristal líquido.

3) Nanopartículas. En esta parte del proyecto conectamos nuestra experiencia en cristales líquidos con la síntesis de nanopartículas, buscando nuevos procesos sintéticos, posibilidades adicionales de control de tamaño y forma, y entender algo más sobre la síntesis.

Queda implícita en todo el proyecto, y explícita en este último apartado, la posibilidad de aplicar algunos de los resultados (ej. los metalomesógenos columnares) a catálisis.