Movilidad molecular y conductividad eléctrica de cristales líquidos iónicos a base de aminoácidos (DOPA) a granel y...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química Física
• Física de la materia blanda

Sus antecedentes:

• Los cristales líquidos iónicos (ILC) combinan las propiedades líquidas iónicas con el orden cristalino líquido.
• Se investigan ILCs basados en dihidroxifenilalanina (DOPAn) con diferentes longitudes de cadena alquilo (n=12, 14, 16) y grupos cíclicos de cloruro de guanidinio.
• Comprender la movilidad molecular y el comportamiento de fase en estados a granel y nanoconfinados es crucial para diseñar materiales funcionales.

Objetivo del estudio:

• Para explorar la movilidad molecular, el comportamiento de fase y la conductividad eléctrica de las ILC DOPA.
• Investigar los efectos del nanoconfinamiento en estas propiedades.
• Para aclarar las relaciones estructura-propiedad que rigen el comportamiento DOPA.

Principales métodos:

• La espectroscopia dieléctrica de banda ancha se empleó para estudiar la dinámica molecular y los procesos de relajación.
• Se utilizó calorimetría de barrido diferencial (DSC) y calorimetría de barrido rápido (FSC) para determinar las transiciones de fase y el comportamiento térmico.
• El nanoconfinamiento se logró utilizando membranas de óxido de aluminio anódico (AAO).

Principales resultados:

• En masa, DOPAn exhibe una secuencia de fases desde la cristalina plástica hasta las fases columnares e isotrópicas hexagonales, con una disminución de la conductividad a medida que aumenta la longitud de la cadena lateral.
• El nanoconfinamiento en las membranas AAO suprime la transición hexagonal de columnar a isotrópico (Col_h-Iso) e introduce una nueva relajación α₃ asociada con las capas interfaciales.
• La conductividad de CC disminuye hasta en cuatro órdenes de magnitud bajo nanoconfinamiento debido a la orientación molecular alterada, las transiciones de fase y la aparición de un estado similar al nemático en DOPA16.

Conclusiones:

• El diseño molecular, incluida la longitud de la cadena de alquilo y la estructura del grupo principal, influye significativamente en las propiedades masivas de los ILC de DOPA.
• El nanoconfinamiento altera drásticamente el comportamiento de fase y reduce drásticamente la conductividad eléctrica de los ILC DOPA.
• Estos hallazgos proporcionan información valiosa para adaptar los ILC de DOPA para aplicaciones en nanofluidos, transporte de iones y materiales sensibles.