La spettroscopia d'impedenza elettrochimica applicata allo studio dei polimeri conduttori

Sin dalla loro scoperta, poco meno di 40 anni fa, i polimeri conduttori hanno catalizzato un grande interesse per le loro molteplici possibilità applicative che spaziano dall’ambito energetico, come elementi integrati in batterie e sistemi di accumulo di energia, a quello sensoristico, con la creazione di elettrodi modificati. Per poter sfruttare nel modo migliore tali potenzialità é fondamentale un’attenta indagine delle proprietà chimico fisiche di questi “metalli sintetici”, soprattutto per elucidarne le proprietà elettroniche, sia nel bulk sia alle interfasi. A tal fine l'approccio sperimentale più comune é la combinazione della spettroscopia UV-visibile, che fornisce il valore del gap HOMO-LUMO, con la voltammetria ciclica, che fornisce anche il valore dei singoli livelli HOMO e LUMO nonché indicazioni sulla posizione dei centri redox e sui meccanismi di trasferimento elettronico, oltre a costituire una conveniente via elettro-sintetica dei polimeri conduttori in questione. Queste informazioni di base possono essere confermate e completate con la spettroscopia d'impedenza elettrochimica (EIS), in particolare per quanto riguarda le proprietà di trasporto e di trasferimento di carica del polimero. Nella presente esposizione si vuole mostrare il lavoro condotto dal nostro gruppo di ricerca su una specifica famiglia di questi innovativi materiali: i polimeri conduttori a base tiofenica. In particolare, la presentazione si concentrerà sulla descrizione dei principi della spettroscopia di impedenza elettrochimica e di come questa tecnica possa essere applicata per studiare le proprietà di trasporto e trasferimento di carica dei polimeri conduttori. Come esempi verranno mostrati alcuni casi da noi studiati, quali: i) l'effetto di modifiche strutturali dell'unità monomerica con l'inserzione di un core elettron ricco o elettron povero; ii) l'effetto dello spessore del film polimerico e del suo grado di drogaggio; iii) l'effetto della presenza di una coppia redox esploratrice all'interfase e/o all'interno del polimero