Encapsulació de molècules sensibles a estímuls per a la preparació de materials fotofuncionals

Núria Alejandra Vázquez Mera

Dr. Daniel Ruiz Molina Dr. Jordi Hernando Campos Dr. José Luis Bourdelande Fernández

El color juga un paper important en la nostra vida quotidiana i no només des d'un punt de vista estètic. Hi ha un gran mercat centrat en aplicacions tecnològiques derivades dels fenòmens cròmics i la ciència del color, que abasta des dels usos comercials clàssics de colorants i pigments fins a pantalles visuals, díodes emissors de llum, emmagatzematge de dades òptiques i optoelectrònica, entre d'altres. En particular, la comunitat de materials intel·ligents ha prestat especial atenció als sistemes que presenten un canvi de color reversible en aplicar-se estímuls externs, és a dir, el cromisme. En aquesta tesi ens hem interessat específicament en els colorants orgànics fotocròmics i termocròmics, la capacitat d'afinació del color dels quals s'indueix per la irradiació de llum i les variacions de temperatura, respectivament. Aquests compostos presenten una àmplia gamma d'aplicacions potencials; tanmateix, el seu ús no és senzill, ja que en molts casos les propietats cròmiques ben establertes d'aquestes espècies en solució es modifiquen o s'inhibeixen quan s'apliquen en materials sòlids. L'objectiu d'aquesta tesi és proposar i explorar una nova metodologia per abordar aquest problema i permetre la transferència directa de les propietats fotocròmiques i termocròmiques de la solució a l'estat sòlid. Bàsicament, consisteix en l'encapsulació dels compostos fotocromàtics i termocròmics d'interès dins de càpsules polimèriques plenes de líquid, que haurien de preservar el seu comportament cròmic semblant a una solució i oferir la possibilitat d'introduir aquests sistemes en qualsevol tipus de matriu que restringeixi la seva sintonització del color quan s'incorporin directament. Com a prova de concepte d'aquesta estratègia, s'han desenvolupat tres tipus específics de sistemes fotoactius al llarg d'aquesta tesi: (i) recobriments fotocromàtics de resposta ràpida amb finalitats fotoprotectores (ii) materials termocròmics sòlids fets de tautòmers de valència (iii) materials sintonitzables per color de llum blanca basats en fluoròfors termosensibles.

La tesi explora aplicacions innovadores de colorants fotocromàtics i termocròmics mitjançant el seu encapsulament en càpsules polimèriques plenes de líquid, permetent transferir un comportament cròmic similar a una solució a materials d'estat sòlid. Les aplicacions inclouen recobriments fotocromàtics ràpids per a lents oftàlmiques i superfícies intel·ligents, sistemes termocròmics per a memòria i sensors moleculars, i emissors de llum blanca regulables en color per a tecnologies d'il·luminació i pantalles. El mètode supera les principals limitacions en la integració de materials cròmics i ha donat lloc a tecnologies patentades, interès industrial i expansió a noves aplicacions com ara tintes sensibles a la temperatura i càpsules de fragància.

Color; Fenòmens cròmics; Ciència del color; Aplicacions tecnològiques; Colorants; Pigments; Pantalles visuals; Díodes emissors de llum; Emmagatzematge de dades òptiques; Optoelectrònica; Materials intel·ligents; Canvi de color reversible; Estímuls externs; Cromisme; Colorants orgànics fotocròmics; Colorants orgànics termocròmics; Irradiació de llum; Variacions de temperatura; Ajustabilitat del color; Aplicacions potencials; Materials sòlids; Nova metodologia; Transferència directa; Propietats fotocròmiques; Propietats termocròmiques; Solució a estat sòlid; Encapsulació; Càpsules polimèriques plenes de líquid; Comportament cròmic similar a una solució; Matriu; Ajustabilitat del color; Sistemes fotoactius; Recobriments fotocròmics de resposta ràpida; Finalitats fotoprotectores; Materials termocròmics sòlids; Tautòmers de valència; Materials ajustables de color de llum blanca; Fluoròfors termosensibles