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DISEÑO, SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS DE BAJO PESO MOLECULAR COMO CÉLULAS FOTOVOLTAICAS Y SU CORRELACIÓN ESTRUCTURAL Y ÓPTICA CON LOS METALOCICLOS RESPECTIVOS DE HIERRO Y MANGANESO

 

INVESTIGADOR(ES) PRINCIPAL(ES):

NOMBRE
DEDICACIÓN

John Fernando Guateque Londoño

0 horas

 

CODIGO CIE

JI9-18-1

NOMBRE DEL

QUÍMICA DE COORDINACIÓN Y ORGANOMETÁLICA EN MATERIALES MOLECULARES Y SISTEMAS BIOLÓGICOS

INTEGRANTES DEL PROYECTO

NOMBRE
PARTICIPACION
DEDICACIÓN

Yenny Patricia Avila Torres

Tutor

0 Horas

 

TIPO DE CONVOCATORIA

2017. Jóvenes Investigadores

TIPO DE PROYECTO

Investigación Aplicada

OBJETIVO(S)

Objetivo general: Realizar el diseño, síntesis y caracterización de moléculas orgánicas de bajo peso molecular con una estructura definida y sus respectivos metalociclos. Además de realizar el análisis óptico respectivo para evaluar su viabilidad de su aplicación en la construcción de celdas solares orgánicas OPVs. Objetivos Específicos: El estudiante debe adquirir las competencias para interpretar adecuadamente las siguientes técnicas de caracterización: espectroscopia (IR, 1H RMN, 13C RMN, Resonancia Paramagnética Electrónica), espectrometría de masas de alta resolución, difracción de rayos X en estado cristalino como en polvos, análisis mediante DSC (calorimetría diferencial de barrido) y por TGA (análisis termogravimétrico).

RESUMEN

Existe un importante número de energías alternas que están sustituyendo al petróleo y al carbón para ser empleadas en el suministro energético. Una de esas alternativas es el uso de celdas solares las cuales pueden ser empleadas en diversos ámbitos. En este contexto, son desarrollados dispositivos con la capacidad de almacenamiento energético solar, eólico y geotérmico. Colombia, como es un país ubicado en la línea del Ecuador; el sol alcanza el zenit, que es el punto más alto en el cielo principalmente en primavera. Este comportamiento representa pocas variaciones de radiación en el año comparadas con las de otras regiones del mundo como la zona templada. De acuerdo a estudios realizados por el IDEAM (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales) Colombia es favorecida por gran disponibilidad de recurso solar gracias a su ubicación geográfica, con un promedio diario multianual cercano a 4,5 kWh/m2. La región andina tiene una disponibilidad multianual de 1643 kWh/m2, lo cual manifiesta la necesidad de crear dispositivos electrónicos que utilicen la radiación solar como fuente lumínica y permitan dar soluciones a la demanda energética departamental y regional. El silicio solo puede aprovechar la energía del espectro solar que tenga una longitud de onda menor a 1,1 micrómetros. Un sistema fotovoltaico alimenta a un circuito eléctrico externo a partir de radiación solar, la cual incide sobre este y gracias al efecto fotoeléctrico genera energía eléctrica a partir de un fotón. El problema que exhibe hasta el momento esta tecnología, es el valor elevado de los materiales inorgánicos que se emplean en la actualidad para su elaboración y en algunos casos, puede resultar nocivos para el ambiente; por ello en los últimos años ha emergido un nuevo tipo de material para la fabricación de este tipo de dispositivos, las celdas solares orgánicas (OPV). En este sentido, se ha buscado diseñar y sintetizar compuestos orgánicos que capten la energía solar y la conviertan en eléctrica con capacidad de competir con materiales inorgánicos de la misma clase. Es un reto sintético importante ya que los modelos actuales existentes presentan falta de eficiencia en la conversión energética; materiales de silicio, germanio, arsénico y galio tienen hasta un 20% de eficiencia y los materiales orgánicos apenas llegan al 11%. Dichos compuestos deben tener sistemas ¿ conjugados capaces de captar las radiaciones de más alta intensidad del espectro de radiación electromagnética solar, es decir longitudes de onda (Landa) entre 400 y 600 nm-1. El empleo de la tecnología OPV, se basa en la utilización de materiales moleculares orgánicos para la fabricación de dispositivos que exhiben una mayor flexibilidad a las de su contraparte inorgánica y podrían en un futuro ser empleadas para la elaboración de chaquetas o sweaters cubiertas de estos materiales solares orgánicos capaces de cargar baterías del teléfono celular, o recubrimientos para techo y ventanas de una casa que, de igual manera, permitan el almacenaje de energía. La serie 1,4-bis(triarilpropinil)benceno y estructuras relacionadas, han sido utilizados como rotores moleculares con la finalidad de emular aspectos de la estructura y función de los giroscopios macroscópicos [3]. Estructuralmente, presentan un estator y un grupo electrodonador que permite hiperconjugación, dicha propiedad potencia sus aplicaciones como celdas fotovoltaicas. En el presente proyecto, se plantea el diseño, síntesis y caracterización de moléculas orgánicas de bajo peso molecular que emulan la arquitectura de un rotor molecular mediante acoplamientos C-C tipo Sonogashira, Suzuki o Stille entre el segmento electrodonador y el segmento electroatractor de la molécula. Por medio de espectroscopia de infrarrojo, espectrometría de masas y espectroscopia de RMN de 1H y de 13C, se espera establecer la estructura final de las moléculas. Adicionalmente se sintetizará la contraparte inorgánica ensamblando los iones metálicos de

ESTADO

Concluye Satisfactoriamente

FECHA DE INICIO

07/02/2018

FECHA DE FINALIZACION

07/02/2019

PRODUCTOS

NOMBRE
CATEGORÍA
ENLACE

Electronic effects in isomeric molecules, aimed at the design of new photosensitized materials

Artículos publicados en Revistas B, C ó D

INFORME PROYECTO: DISEÑO, SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE MOLÉCULAS ORGÁNICAS DE BAJO PESO MOLECULAR COMO CÉLULAS FOTOVOLTAICAS Y SU CORRELACIÓN ESTRUCTURAL Y ÓPTICA CON LOS METALOCICLOS RESPECTIVOS DE HIERRO Y MANGANESO

Informes finales de investigación