La investigación, publicada en el Journal of the American Chemical Society (JACS), presenta una nueva metodología basada en la calorimetría de barrido rápido (FSC) que permite estudiar procesos que hasta ahora eran muy difíciles de analizar con las técnicas convencionales. Estos polímeros pueden pasar del estado fundido al cristalino en menos de una décima de segundo.
La principal dificultad radicaba en la enorme rapidez del proceso. Hasta ahora, era necesario realizar múltiples experimentos para reconstruir la evolución de la cristalización. La nueva técnica permite registrar el proceso mientras ocurre, obteniendo toda la información en un único experimento. "La metodología que hemos desarrollado nos permite seguir la evolución de la cristalización mientras está ocurriendo", explica Josep Tent, investigador del CITENI y parte del equipo.
En el caso del polímero PTQ10, la cristalización completa dura solo 0,025 segundos. El estudio también revela que la temperatura influye en la organización molecular de los polímeros semiconductores PTQ10 y D18. Se observó un cambio alrededor de los 341 °C para el PTQ10 y de los 320 °C para el D18, afectando a la estructura final del material.
La combinación de calorimetría, difracción de rayos X y microscopía electrónica permitió a los investigadores comprender que la rapidez de la cristalización se debe a la formación simultánea de muchos pequeños dominios ordenados. En el caso del D18, se observaron dominios de unos 40 nanómetros.
Estos polímeros semiconductores son de interés para aplicaciones como células solares orgánicas y electrónica flexible. Comprender la cristalización es clave para relacionar las condiciones de procesado con la estructura y propiedades finales del material. "La forma en que se organiza el material durante la cristalización influye directamente en sus propiedades finales", señala Jaime Martín, investigador supervisor del estudio.
El trabajo contó con la participación de investigadores de la Universidade Grenoble Alpes, el Comisariado de Energía Atómica y Alternativas (CEA), el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) y Grenoble INP (Francia), así como del Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2). Los experimentos de difracción de rayos X se realizaron con la colaboración del sincrotrón ALBA.
