Encapsulación de moléculas sensibles a estímulos para la preparación de materiales fotofuncionales

Nuria Alejandra Vázquez Mera

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

El color desempeña un papel importante en nuestra vida cotidiana, no solo desde un punto de vista estético. Existe un amplio mercado centrado en las aplicaciones tecnológicas derivadas de los fenómenos crómicos y la ciencia del color, que abarcan desde los usos comerciales clásicos de tintes y pigmentos hasta pantallas visuales, diodos emisores de luz, almacenamiento óptico de datos y optoelectrónica, entre otros. En particular, la comunidad de materiales inteligentes ha prestado especial atención a los sistemas que presentan un cambio de color reversible al aplicar estímulos externos, concretamente el cromismo. En esta tesis, nos hemos interesado específicamente en los tintes orgánicos fotocrómicos y termocrómicos, cuya capacidad de ajuste del color se induce mediante la irradiación de luz y las variaciones de temperatura, respectivamente. Estos compuestos presentan una amplia gama de aplicaciones potenciales; sin embargo, su uso no es sencillo, ya que en muchos casos las propiedades crómicas bien establecidas de estas especies en solución se modifican o inhiben al aplicarse en materiales sólidos. El objetivo de esta tesis es proponer y explorar una nueva metodología para abordar este problema y permitir la transferencia directa de las propiedades fotocrómicas y termocrómicas de la solución al estado sólido. Básicamente, consiste en la encapsulación de los compuestos fotocrómicos y termocrómicos de interés dentro de cápsulas poliméricas rellenas de líquido, que preservan su comportamiento crómico similar al de una solución y ofrecen la posibilidad de introducir estos sistemas en cualquier tipo de matriz que limite su capacidad de ajuste de color al incorporarse directamente. Como prueba de concepto de esta estrategia, se han desarrollado tres tipos específicos de sistemas fotoactivos a lo largo de esta tesis: (i) recubrimientos fotocrómicos de respuesta rápida con fines fotoprotectores; (ii) materiales termocrómicos sólidos compuestos de tautómeros de valencia; y (iii) materiales de color ajustable con luz blanca basados en fluoróforos termorresponsivos.

La tesis explora aplicaciones innovadoras de colorantes fotocrómicos y termocrómicos mediante su encapsulación en cápsulas poliméricas rellenas de líquido, lo que permite transferir el comportamiento crómico, similar al de una solución, a materiales de estado sólido. Las aplicaciones incluyen recubrimientos fotocrómicos rápidos para lentes oftálmicas y superficies inteligentes, sistemas termocrómicos para memoria molecular y sensores, y emisores de luz blanca con ajuste de color para tecnologías de iluminación y visualización. El método supera importantes limitaciones en la integración de materiales crómicos y ha dado lugar a tecnologías patentadas, interés industrial y la expansión a nuevas aplicaciones, como tintas termosensibles y cápsulas de fragancias.

Color; Fenómenos crómicos; Ciencia del color; Aplicaciones tecnológicas; Tintes; Pigmentos; Pantallas visuales; Diodos emisores de luz; Almacenamiento óptico de datos; Optoelectrónica; Materiales inteligentes; Cambio de color reversible; Estímulos externos; Cromismo; Tintes orgánicos fotocrómicos; Tintes orgánicos termocrómicos; Irradiación lumínica; Variaciones de temperatura; Ajuste de color; Aplicaciones potenciales; Materiales sólidos; Metodología novedosa; Transferencia directa; Propiedades fotocrómicas; Propiedades termocrómicas; De solución a estado sólido; Encapsulación; Cápsulas poliméricas rellenas de líquido; Comportamiento crómico similar a solución; Matriz; Ajuste de color; Sistemas fotoactivos; Recubrimientos fotocrómicos de respuesta rápida; Fines fotoprotectores; Materiales termocrómicos sólidos; Tautómeros de valencia; Materiales de color ajustables con luz blanca; Fluoróforos termorresponsivos