Les polymères conjugués sont des macromolécules organiques caractérisées par une chaîne principale de liaisons doubles et simples alternées. Leurs orbitales p qui se chevauchent créent un nuage d'électrons délocalisés, ce qui peut entraîner des propriétés optiques et électroniques utiles. La conception de polymères -conjugués est hautement souhaitable pour des applications technologiques telles que des composants sur mesure pour la nanoélectronique.

Les polymères conjugués synthétisés par chimie humide présentent des défauts incompatibles avec les exigences de l'électronique de précision atomique. La topologie du réseau d'électrons est cruciale, car il détermine la structure électronique de l'état fondamental de ces matériaux. Il est donc intéressant de concevoir des protocoles pour produire des polymères -conjugués à faible bande interdite. La chimie de surface est une procédure prometteuse qui permet l'ingénierie de telles macromolécules avec un contrôle sur la synthèse et la caractérisation structurale à l'échelle atomique au moyen de la microscopie à sonde à balayage.

Des chercheurs de la République tchèque et de l'Espagne ont uni leurs efforts pour concevoir des polymères chimiquement robustes et à faible bande interdite. Leur stratégie non conventionnelle proposée exploite la relation entre la -conjugaison et des modes vibrationnels spécifiques afin d'augmenter la fréquence de tentative d'une réaction chimique, introduisant ainsi l'importance des modes vibrationnels dans la conception chimique sur les surfaces.

Ils ont conçu un polymère d'un atome d'épaisseur sur Au(111) basé sur des monomères bisanthènes liés par des ponts cumulène qui présentent des modes vibrationnels spécifiques (voir figure, panneau de gauche). Dans un deuxième temps, lors d'un recuit supplémentaire, de tels modes vibrationnels orientent la réaction entre des fragments bisanthènes adjacents, qui donne naissance à un long polymère à pont pentalène présentant une faible bande interdite (figure, panneau de droite). La résonance et les propriétés électroniques des produits ont été caractérisées en détail par la microscopie à effet tunnel (STM) et la microscopie à force atomique sans contact (nc-AFM) soutenues par l'étude de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) des réactions en surface.

"Nos résultats introduisent la pertinence d'adapter la forme de résonance de conjugaison pour orienter les modes vibrationnels sur les surfaces dans le but de promouvoir des voies de réaction chimique autrement exclues, " déclare le Pr David Écija.

"L'étude indique qu'en plus de l'état de transition, les modes vibrationnels internes du réactif peuvent jouer un rôle important dans les mécanismes réactionnels, " déclare le professeur Pavel Jelínek.

« Nous prévoyons que nos résultats ouvriront des voies pour concevoir des nanomatériaux conjugués très demandés, tout en montrant des stratégies pour incorporer des fractions non benzénoïdes dans la science des polymères, " dit le professeur Nazario Martín.