Mecanocromismo polimérico de la transferencia intramolecular de protones de estado excitado y sintonizado por fuerza

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los Polímeros
• Química de los materiales
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• El monitoreo en tiempo real de las deformaciones y tensiones en polímeros sigue siendo un desafío importante.
• Los mecanóforos mecanocrómicos ofrecen un potencial para la indicación de estrés visual.
• La transferencia intramolecular de protones en estado excitado (ESIPT) es un proceso fotofísico sensible al entorno molecular.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo mecanóforo mecanocrómico (MM) basado en el ESIPT para la detección de deformación en polímero en tiempo real.
• Investigar la relación entre la fuerza mecánica y los cambios de fluorescencia en la MM desarrollada.
• Establecer una correlación cuantitativa entre la relación de intensidad de emisión y el alargamiento del polímero.

Principales métodos:

• Síntesis de un nuevo MM basado en el ESIPT, PhMz-4OH.
• Incorporación covalente de PhMz-4OH en las cadenas de poliuretano (PU) (PhMz-4OH@PU).
• Pruebas mecánicas (estiramiento) de las películas PhMz-4OH@PU y análisis por espectroscopia de fluorescencia.
• Cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) para modelar el proceso ESIPT ajustado a la fuerza.

Principales resultados:

• Las películas PhMz-4OH@PU exhibieron cambios de color de fluorescencia y variaciones espectrales al estirarse.
• Se encontró una correlación cuantitativa entre la relación de intensidad de emisión de enol a ceto (I_E/I_K) y el alargamiento.
• Las altas concentraciones de mecanóforos (> 0,36 mol %) mostraron un proceso de respuesta a la fuerza en dos etapas.
• Los experimentos de control confirmaron que el mecanocromismo se origina en la fuerza transducida por cadena.

Conclusiones:

• PhMz-4OH es un MM de tipo II exitoso, que demuestra una alta sensibilidad y reversibilidad para la detección de tensión/deformación.
• El material desarrollado permite la detección de deformación en tiempo real en polímeros a través de cambios de fluorescencia.
• Este trabajo proporciona una base para aplicaciones prácticas en el monitoreo de estrés/deformación en tiempo real.