Aplicaçao de métodos de mecânica quântica em polímeros orgânicos semicondutores

Abstract

Resumo: Fortes evidências apresentam os polímeros orgânicos como materiais promissores na aplicação como condutores e, em dispositivos emissores de luz. Inúmeras são as pesquisas realizadas no sentido de desenvolver e confeccionar materiais poliméricos com propriedades mecânicas e eletroluminescentes controladas. Neste âmbito, a Mecânica Quântica tem se apresentado como uma ferramenta indispensável para àqueles que nesta área se dedicam. Este trabalho visa, através de cálculos semiempíricos AM1, PM3 e INDO/S, estudar e desenvolver um material polimérico que apresente emissões de comprimentos de onda na região próxima ao azul. Para tal foi estudado o copolímero formado por dois polímeros já extensivamente pesquisados, o PPP (poli-p-fenileno) e o PT (politiofeno). As estruturas moleculares de oligômeros do copolímero PPP-PT foram otimizadas e seus espectros eletrônicos foram calculados. Como resultado, observou-se que o copolímero PPP-PT apresenta propriedades intermediárias ao PPP e PT. Com o objetivo de estudar-se a influência de grupamentos substituintes, estudos onde radicais halogenados (F, Cl, Br e I), alquilados (CH3 até (CH2)5CH3) e alcoxilados (OCH3 até O(CH2)5CH3) foram adicionados à cadeia principal do copolímero. Como resultado, concretizou-se a possibilidade de modulação do band gap do material polimérico em função do grupamento substituinte.

Abstract: Strong facts show us that organic polymers are very promising materials useful as conductors or in light emitting devices. Uncountable researches are been carried out aiming to develop and manufacture polymeric materials that allow us to control mechanical and electroluminescent properties. In this sense, Quantum Mechanics has become a valuable tool to them who study organic polymeric applications. In this context, semi empirical AM1, PM3 and INDO/S were perfomed to study what structural possibilities can conduct to organic polymeric materials that present blue light emission. Following this Idea, the copolymer PPP (poly(p-phenylene)) + PT (poly(thiophene), both intensively experimentally studied, was seen in a Quantum Chemistry approach. Their molecular structures were optimized and the correspondent electronic spectra were calculated. As result, we observe that the copolymer PPP-PT show intermediate electronic properties between the individual PPP and PT. Futhermore, the substituints groups attached on the main polymeric chair halogen (F, Cl, Br e I), alquil (CH3 until (CH2)5CH3) and alcoxyde (OCH3 until O(CH2)5CH3) and their influence over the electronic properties was on focus in this work. This study gave us some directions how to do a fine tuning the band gap.