Caracterização teórica de novas moléculas de β-Dicetonato de Difluoroboro Flavanona.
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Data
2023
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Resumo
A caracterização teórica e experimental de moléculas orgânicas em Ciências dos materiais têm um imenso interesse científico e tecnológico pois visa compreender as propriedades da estrutura eletrônica de sistemas moleculares úteis no desenvolvimento de novos materiais para nanodispositivos como células solares, dispositivos optoeletrônicos, biossensores. Neste trabalho, através de métodos teóricos de primeiros princípios, podemos caracterizar compostos derivados do Boro por exemplo, como o BODIPY e β-dicetonato de Difluoroboro (BF2dbm) que exibem fortes características fotofísicas com elevados valores para os coeficientes molares de absorção. Utilizamos a Teoria do Fucional da Densidade (DFT) e sua extensão dependente do tempo (TDDFT) para investigar a estrutura eletrônica, o gap de energia, orbitais moleculares e as diferenças de orbitais em estados excitados utilizando o funcional híbrido B3LYP de uma familia de 9 moléculas inéditas. Os cálculos foram realizados considerando-se três diferentes
solventes: Acetonitrila, Clorofómio e THF (Tetraidrofurano) com intuito de comparar com os
dados experimentais. A abordagem TDDFT com a aproximação Tamm-Dancoff (TDA) ao se
utilizar os solventes mostrou que a 1a banda de absorção (de mais baixa energia), é composta
majoritariamente por transições do 1o ao 4o estado excitado (com exceção da molécula 4a que
obteve até o 5o estado). Além disso, esta abordagem revelou que os cálculos TDDFT se apro-
ximaram melhor dos valores experimentais do que os cálculos DFT. Também foram realizados
cálculos de espectroscopia no infravermelho ativo para observar os modos normais de vibração
considerando os diferentes grupos funcionais de cada molécula. Analisamos o gap de energia
a partir dos espectros de absorção das 9 moléculas e detectamos a ocorrência do deslocamento
batocrômico (Red Shift) e hipsocrômico (Blue Shift) devido a adição de solventes nos cálculos
teóricos quando comparados com os cálculos em fase gasosa. Notamos também que os dados
teóricos contendo solvente foram os que mais se aproximaram dos valores experimentais. Ana-
lisamos também as energias de excitações dos orbitais de fronteira HOMO e LUMO que são
responsáveis pela contribuição principal na transição eletrônica do estado fundamental para o
1o estado excitado, presente na primeira banda de absorção referente ao maior comprimento de
onda em que as moléculas absorvem na região UV-Vis. Num estudo posterior, pretendemos
estudar a formação de Dímeros com as moléculas 4a, 4c e 4e inicialmente, comparando com os
valores experimentais afim de compreender o comportamento da estrutura eletrônica no estado
sólido e a fim de entender seu comportamento em dispositivos eletrônicos.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Orbitais moleculares, Espectroscopia de infravermelho, Moléculas
Citação
CARVALHO, Gabriel Luiz de. Caracterização teórica de novas moléculas de β-Dicetonato de Difluoroboro Flavanona. 2023. 117 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.