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Título: A influência da polaridade do solvente para a formação de filmes de Fluoreno-MEH-PPV.
Autor(es): Dias, Karina da Silva
Orientador(es): Savedra, Melissa Fabíola Siqueira
Palavras-chave: Polímeros - semicondutores
Filmes finos - propriedades ópticas
Filmes finos - propriedades elétricas
Data do documento: 2016
Membros da banca: Savedra, Melissa Fabíola Siqueira
Franca, Eduardo Faria de
Batista, Ronaldo Junio Campos
Referência: DIAS, Karina da Silva. A influência da polaridade do solvente para a formação de filmes de Fluoreno-MEH-PPV. 2016. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.
Resumo: Os polifluorenos são polímeros semicondutores que apresentam versatilidade na estrutura química, eficiência fotoluminescente e eletroluminescente, alta mobilidade de carga. Essas características são interessantes para aplicações em dispositivos emissores de luz, células fotovoltaicas, transistores, dentre outras. No entanto, a sua ampla utilização ainda é limitada, devido à existência de problemas que não foram solucionados, como a fotoestabilidade relativamente baixa desses materiais. Assim, neste trabalho, foram utilizados cálculos baseados nos métodos de dinâmica molecular e mecânica quântica, visando compreender as propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas do copolímero Fluoreno-MEH-PPV. Com essa finalidade, foram investigados os efeitos morfológicos e eletrônicos ocasionados por dois solventes com diferentes polaridades (tetrahidrofurano e tolueno) na formação de filmes desse copolímero. Os resultados mostraram que as cadeias oligoméricas em solução tendem a ser mais planares do que em filmes, viabilizando a melhor mobilidade eletrônica intracadeia. Comparando os filmes, observou-se que, em média, os oligômeros apresentaram maior número de torções em tetrahidrofurano do que em tolueno. Essas torções ocasionaram sítios de confinamento eletrônico, modificando o perfil da mobilidade eletrônica, o que explica as diferentes distribuições eletrônicas observadas nos orbitais moleculares de fronteira. Além disso, as análises dos espectros de absorção eletrônica no UV-Vis permitiram concluir que houve um deslocamento hipsocrômico em ambos os filmes. Comparando-se a banda principal do espectro de UV-Vis da cadeia isolada com as da fase condensada, notou-se maior similaridade com os comprimentos de onda das cadeias em solução de tetrahidrofurano do que os do filme. As análises estruturais mostraram que há interações do tipo empilhamento-π. Deste modo, esses resultados mostraram que a escolha do solvente é essencial para o planejamento das propriedades eletrônicas a serem exibidas por filmes de Fluoreno-MEH-PPV, e as simulações poderão contribuir para a predição do comportamento eletrônico e morfológico de novos materiais.
Resumo em outra língua: Polyfluorenes are polymers semiconductors, which have shown versatility in their chemical structures, as well as in its photoluminescent and electroluminescent efficiency, and high charge mobility. These characteristics are interesting for applications in light emitting devices, photovoltaic cells, transistors, and others. However, the wide use of this materials is still limited due to the existence of issues not solved yet, such as the relatively low photostability of these materials. In this work, we use calculations based on molecular dynamics and quantum mechanics methods to understand the structural, optical, and electronic properties of Fluorene-MEH-PPV copolymer. For this purpose, we investigated the morphological and electronic effects caused by two solvents with different polarities (toluene and tetrahydrofuran) for the films formation of this copolymer. The results have shown that the oligomers chains in solution tend to be more planar than in films allowing better intrachain electronic mobility. The comparisons between both films showed, on average, that tetrahydrofuran induced the formation of more sites of kinks than toluene. These kinks have caused electronic confinement sites, as a result it changed the profile of the electronic mobility, which explains the different electronic distributions observed in the frontier molecular orbitals. Moreover, analyzes of the UV-Vis absorption spectra showed a hypsochoromic shift in both films. The comparison between the main band of UV-Vis isolated chain with the condensed phase, it was noted a greater similarity to the wavelengths of the chains in tetrahydrofuran solution than in the film. The structural analysis showed that there are π-stacking interactions. Thus, these results revealed that the solvent selection is essential for the planning the electronic properties to be exhibited by Fluorene-MEH-PPV films, and the simulations may contribute to the prediction of the electronic and morphological behavior of new materials.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/7187
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