Caracterização morfológica da heterojunção de volume de Tiofeno : Fulereno por simulação molecular.

Abstract

Os polímeros conjugados são empregados para compor camadas ativas em dispositivos opto eletrônicos orgânicos que são ultrafinos, leves, flexíveis e ambientalmente sustentáveis. O constante aprimoramento da Eletrônica Orgânica requer o maior controle sobre a morfologia dessas camadas, que influencia diretamente na eficiência quântica dos dispositivos. Devido à natureza amorfa dos polímeros, no entanto, a caracterização dessas microestruturas não é uma tarefa simples. Neste trabalho, a simulação computacional de dinâmica molecular atomística foi empregada como ferramenta na caracterização morfológica de blendas de poli (3-hexiltiofeno) (P3HT):6,6-fenil C61 éster metílico de ácido butírico (PCBM), que vem sendo utilizadas em Células Solares Orgânicas (CSOs), no modelo de Heterojunção de Volume (HjV). Os procedimentos experimentais comumente empregados na fabricação de filmes finos foram mimetizados, a fim de avaliar o seu impacto sobre a morfologia. Foram analisados os efeitos do solvente e da temperatura, uma vez que esses fatores exercem influência sobre a morfologia final da HjV. Analises conformacionais mostraram que as cadeias de P3HT não são majoritariamente planares e tendem a se enovelar. As interações com as moléculas de solvente e de PCBM, no entanto, minimizaram esse efeito e conferiram maior grau de organização a matriz polimérica. O solvente também atua como o meio pelo qual a interface entre os semicondutores se forma durante a fabricação. O tratamento térmico em torno do ponto de fusão do polímero melhorou a distribuição dos semicondutores, sendo, portanto, urna etapa importante na fabricação de dispositivos mais eficientes. Analises de distribuição dos domínios e fator de estrutura apontaram para a existência de três fases, sendo PCBM e P3HT semicristalinos e mistura amorfa de ambos. A abordagem empregada nessa pesquisa permitiu uma investigação robusta da morfologia da camada ativa a nível molecular e de como os procedimentos de fabricação influenciam em sua formação. Estes resultados podem contribuir para o maior controle sobre essas microestruturas e, consequentemente, para o progresso da Eletrônica Orgânica.