Tecnología: Los antioxidantes mejoran la visualización a nanoescala de los polímeros

Las moléculas reactivas, como los radicales libres, se pueden producir en el cuerpo después de la exposición a ciertos ambientes o a sustancias y continúan causando daño celular. Los antioxidantes pueden minimizar este daño al interactuar con los radicales antes de que afecten a las células. Dirigidos por Enrique Gómez, profesor de ingeniería química y ciencia e ingeniería de materiales, investigadores de Penn State han aplicado este concepto para evitar daños en las imágenes de los polímeros conductores que forman parte de dispositivos electrónicos blandos, como células solares orgánicas, transistores orgánicos, dispositivos bioelectrónicos y electrónica flexible. Los investigadores publicaron sus hallazgos en Nature Communications hoy 8 de enero.

Según Gómez, visualizar las estructuras de los polímeros conductores es crucial para desarrollar aún más estos materiales y permitir la comercialización de dispositivos electrónicos blandos, pero las imágenes reales pueden causar daños que limitan lo que los investigadores pueden ver y comprender. «Resulta que los antioxidantes, como los que se encuentran en las bayas, no sólo son buenos para la salud, sino que también lo son para la microscopía de polímeros«, comenta.

Sólo se puede obtener imágenes de los polímeros hasta cierto punto con microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM), porque el bombardeo de electrones utilizados para formar imágenes rompe la muestra.

Los investigadores pudieron obtener imágenes de los polímeros a una resolución de 3,6 angstroms

Los investigadores examinaron este daño con el objetivo de identificar su causa fundamental. Encontraron que el haz de electrones HRTEM generaba radicales libres que degradaban la estructura molecular de la muestra. La introducción de hidroxitolueno butilado, un antioxidante que se utiliza a menudo como aditivo alimentario, en la muestra de polímero evitó este daño y eliminó otra restricción en las condiciones de obtención de imágenes: la temperatura.

«Hasta ahora, la principal estrategia para minimizar el daño de los polímeros ha sido la obtención de imágenes a temperaturas muy bajas«, afirma la coautora del artículo Brooke Kuei, quien obtuvo su doctorado en ciencia e ingeniería de materiales en el Penn State College of Earth and Mineral Sciences en agosto. «Nuestro trabajo demuestra que el daño del haz de electrones se puede minimizar con la adición de antioxidantes a temperatura ambiente«.

Aunque los investigadores no probaron cuantitativamente los límites de resolución que resultaron de este método, pudieron obtener imágenes del polímero a una resolución de 3,6 angstroms, una mejora con respecto a su resolución anterior de 16 angstroms. En comparación, un angstrom es aproximadamente una millonésima parte del ancho de un cabello humano.

Los polímeros están formados por cadenas moleculares que se encuentran una encima de la otra. La distancia de la imagen anterior de 16 angstroms era la distancia entre cadenas, pero la imagen a 3,6 angstroms permitió a los investigadores visualizar patrones de contactos cercanos a lo largo de las cadenas. Para el polímero eléctricamente conductor examinado en este estudio, los investigadores podrían seguir la dirección en la que viajan los electrones. Según Gómez, esto les permite comprender mejor las estructuras conductoras en los polímeros.

«La clave de este avance en la microscopía de polímeros fue comprender los fundamentos de cómo se produce el daño en estos polímeros«, concluye Gómez. «Se espera que este avance tecnológico nos ayude a alcanzar la próxima generación de polímeros orgánicos«.

Fuente: Penn State University.