Molecular tools for tunable photonics

Resumen

La química de colorantes está presenciando un renovado reconocimiento como herramienta valiosa para diseñar materiales fotónicos inteligentes prácticos. Las recientes rutas sintéticas en química orgánica han permitido el acceso a nuevas estructuras moleculares, en particular las hechas a la medida. En este contexto, nuestro objetivo en esta tesis es diseñar, caracterizar y aplicar una nueva generación de colorantes orgánicos como fluoróforos y fotosensibilizadores con fines fotónicos. En lugar de usar diferentes colorantes para cada propósito de aplicación, la estrategia empleada aquí se basó en el uso de un punto de partida molecular específico, donde, tras adecuadas modificaciones químicas de su núcleo coromofórico, la función fotónica pudo ser modulada de una manera controlada dependiendo del campo de aplicación que se quería perseguir. Es por ello que se eligió el colorante BOro DIPYrrometeno (BODIPY) como patrón molecular para hacer frente a diferentes aplicaciones fotónicas, incluso cuando a veces implicaban propiedades fotofísicas opuestas. Un diseño lógico de su estructura molecular permite el desarrollo de colorantes capaces de emitir en la región roja e infrarroja cercana para ser aplicados como láseres sintonizables, sensores fluorescentes para la detección de biomoléculas, y pruebas fluorescentes para bioimagen, así como fotosensibilizadores no fluorescentes capaces de generar oxigeno singlete para terapia en biomedicina. Su diseño se amplió a través de la combinación de numerosos colorantes en una única estructura molecular, donde los nuevos fenómenos fotofísicos como la transferencia de energía y carga, y los acoplamientos excitónicos, son impulsados. Estos colorantes multicromofóricos complejos y desafiantes presentan un comportamiento excepcional como láseres de colorante mejorados, sistemas ópticamente activos, captadores de luz y antenas moleculares. // La química de colorantes está presenciando un renovado reconocimiento como herramienta valiosa para diseñar materiales fotónicos inteligentes prácticos. Las recientes rutas sintéticas en química orgánica han permitido el acceso a nuevas estructuras moleculares, en particular las hechas a la medida. En este contexto, nuestro objetivo en esta tesis es diseñar, caracterizar y aplicar una nueva generación de colorantes orgánicos como fluoróforos y fotosensibilizadores con fines fotónicos. En lugar de usar diferentes colorantes para cada propósito de aplicación, la estrategia empleada aquí se basó en el uso de un punto de partida molecular específico, donde, tras adecuadas modificaciones químicas de su núcleo coromofórico, la función fotónica pudo ser modulada de una manera controlada dependiendo del campo de aplicación que se quería perseguir. Es por ello que se eligió el colorante BOro DIPYrrometeno (BODIPY) como patrón molecular para hacer frente a diferentes aplicaciones fotónicas, incluso cuando a veces implicaban propiedades fotofísicas opuestas. Un diseño lógico de su estructura molecular permite el desarrollo de colorantes capaces de emitir en la región roja e infrarroja cercana para ser aplicados como láseres sintonizables, sensores fluorescentes para la detección de biomoléculas, y pruebas fluorescentes para bioimagen, así como fotosensibilizadores no fluorescentes capaces de generar oxigeno singlete para terapia en biomedicina. Su diseño se amplió a través de la combinación de numerosos colorantes en una única estructura molecular, donde los nuevos fenómenos fotofísicos como la transferencia de energía y carga, y los acoplamientos excitónicos, son impulsados. Estos colorantes multicromofóricos complejos y desafiantes presentan un comportamiento excepcional como láseres de colorante mejorados, sistemas ópticamente activos, captadores de luz y antenas moleculares.