[en] This thesis presents new strategies for the preparation of stimuli-responsive fluorescent and thermo-optical materials. As an alternative to current fabrication methodologies which suffer from severe drawbacks such as low scalability, difficult tunability and limited fatigue resistance, our approach makes use of simple and cost-effective organic phase change materials (PCMs) as externally responsive building blocks (e.g., paraffins). For stimuli-responsive fluorescent materials, we have demonstrated new emission modulation mechanisms that rely on how the solid-to-liquid transition of PCMs modifies the fluorescence properties of dispersed emitters by affecting their intra- and intermolecular interactions. In that way, a portfolio of fluorophore-PCM mixtures has been developed that reversibly vary their emission color or intensity upon PCM melting and solidification. Moreover, by combining these materials with near-infrared (NIR)-absorbing photothermal agents, PCM melting and, therefore, emission modulation have been photothermally accomplished. By this simple approach, the intrinsically temperature-responsive fluorophore-PCM mixtures have been converted into NIR-responsive systems, which makes them more interesting for biomedical and security applications. In addition, fluorophore-PCM mixtures have been miniaturized into micro- and nanostructures that mainly preserve the capacity to undergo emission modulation upon PCM phase change. These miniaturized materials have then been integrated into functional platforms such as inks and polymeric films that exhibit the same stimuli-responsive fluorescent properties. Finally, all these bulk and miniaturized PCM-based systems have been investigated for different applications such as security inks, biosensing, and data encoding. On the other hand, the large change in refractive index (n) of PCMs upon phase transition has been utilized for the preparation of a new generation of thermo-optical materials. For this, paraffinic particles have been embedded in polymeric films to obtain solid composite materials that show large variations in n at temperatures around the melting temperature of the dispersed PCM. Interestingly, depending on the size of the embedded paraffin particles, large or neglectable variations in transparency were observed along with the change in n. For the composites showing large changes in transparency, their application as energy-saving smart windows has been explored. In contrast, the use of the systems with neglectable transparency modulation but ample n variation has been investigated for reconfigurable planar optics.

[es] Esta tesis presenta nuevas estrategias para la preparación de materiales fluorescentes y termo-ópticos sensibles a estímulos. Como alternativa a las metodologías de fabricación actuales, que presentan graves inconvenientes como su baja escalabilidad, escasa variabilidad y su limitada resistencia a la fatiga, nuestro enfoque hace uso de materiales orgánicos de cambio de fase (PCM) sencillos y rentables como elementos básicos sensibles a estímulos externos (por ejemplo, parafinas). En el caso de los materiales fluorescentes sensibles a estímulos, hemos demostrado nuevos mecanismos de modulación de la emisión que se basan en cómo la transición sólido-líquido de los PCM modifica las propiedades de fluorescencia de los emisores dispersos al afectar a sus interacciones intra e intermoleculares. De este modo, se ha desarrollado un abanico de mezclas fluoróforo-PCM que varían reversiblemente su color o intensidad de emisión al fundirse y solidificarse el PCM. Además, mediante la combinación de estos materiales con agentes fototérmicos absorbentes del infrarrojo cercano (NIR), se ha logrado la fusión del PCM y, por tanto, la modulación de la emisión fototérmicamente. Gracias a este sencillo método, las mezclas de fluoróforos y PCM que responden intrínsecamente a la temperatura se han convertido en sistemas que responden al infrarrojo cercano, lo que los hace más interesantes para aplicaciones biomédicas y de seguridad. Además, las mezclas fluoróforo-PCM se han miniaturizado en micro y nanoestructuras que conservan la capacidad de variar su emisión al cambiar la fase PCM. Estos materiales miniaturizados se han integrado en plataformas funcionales como tintas y películas poliméricas que presentan las mismas propiedades fluorescentes sensibles a estímulos. Por último, todos estos sistemas macroscopicos y miniaturizados basados en PCM se han investigado para diferentes aplicaciones como tintas de seguridad, biosensores y codificación de datos. Por otra parte, el gran cambio en el índice de refracción (n) de los PCM al producirse una transición de fase se ha utilizado para preparar un nuevo tipo de materiales termo-ópticos. Para ello, se han embebido partículas de parafína en películas poliméricas para obtener materiales sólidos que muestran grandes variaciones en n a temperaturas en torno a la temperatura de fusión del PCM disperso. Curiosamente, dependiendo del tamaño de las partículas de parafina embebidas, se observaron variaciones grandes o despreciables en la transparencia además del cambio en n. Para los materiales que muestran grandes cambios en la transparencia, se ha explorado su aplicación como ventanas inteligentes de ahorro energético. En cambio, los sistemas con cambios despreciables de transparencia pero amplia variación de n se han investigado para la óptica planar reconfigurable.