Decoherencia y Transporte electrónico en Polimeros Conductores: Polianilina como caso de estudio.

CATTENA C. J., BUSTOS-MARÚN R. A. Y PASTAWSKI H. M.

Córdoba Capital

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción. Las polianilinas (PAni) constituyen uno de los polímeros de mayor interés académico e industrial. A pesar de su larga historia, PAni se ha convertido en un nuevo paradigma para los Polímeros Intrínsecamente Conductores (PICs), ya que muestra un dramático aumento de la conductividad, ya sea por tratamiento ácido o por oxidación electroquímica [1]. Sin embargo, aún no hay consenso en la comunidad científica sobre la base física de su mecanismo de transporte. A partir de PAni en su forma base emeraldina, el tratamiento con ácido lleva a una reacción redox y de protonación que la convierte en sal emeraldina, la cual tiene propiedades de transporte de tipo metálico. Un modelo cristalino de Red de Polarones (RP) podría explicar las propiedades metálicas, mientras que un modelo de Red de Bipolarones (RB), naturalmente desordenado, es claramente la estructura más estable de acuerdo con los cálculos ab-initio realizados. Sin embargo, es comúnmente aceptado que el desorden en cadenas cuasi-unidimensionales lleva a la localización de Anderson,implicando que la RB no podría tener dar origen a una conductividad apreciable. Objetivos. La interacción de un sistema cuántico con su ambiente se refleja como un cambio en su comportamiento dinámico, llevando a un colapso de la función de onda del sistema. A este mecanismo se lo denomina decoherencia cuántica (DeC). En general, el efecto de la DeC en el transporte metálico se espera que sea negativo, con efecto inhibitorio sobre la interferencia (en este caso constructiva) de la función de onda. Los eventos decoherentes pueden ser múltiples en los materiales desordenados por lo que resulta una cuestión fundamental evaluar su impacto en las propiedades de transporte de los PICs. Ello constituye el objetivo del presente trabajo. Resultados y Conclusiones. Adoptando el modelo D’Amato-Pastawski [2], hemos demostrado [3] que si los procesos decoherentes son debidamente tenidos en cuenta en los cálculos de transporte electrónico, la estructura más estable de acuerdo a los cálculos ab-initio, la RB, posee propiedades de alta conductancia a pesar de ser desordenada (ver figura). Además, estas propiedades resultan robustas, ya que no dependen críticamente de variaciones en la preparación del sistema ni del ambiente Nuestros resultados muestran que la estructura de cadenas de RB puede sostener el transporte electrónico por sí misma. De hecho, con base en nuestras simulaciones pudimos estimar la conductividad de estas cadenas, dando resultados en excelente acuerdo con los experimentos.[1] A. J. Heeger, Rev. Mod. Phys. 73, 681 (2001).[2] J. L. D’Amato and H. M. Pastawski, Phys. Rev. B 41, 7411 (1990).[3] C. J. Cattena, Raúl A. Bustos-Marun and H. M. Pastawski, Phys. Rev B 14, 144201 (2010).