Distribuição de comprimentos de conjugação para polímeros em solução

Abstract

Resumo: Os polímeros conjugados, que possuem uma cadeia de earbonos com alternância de ligações duplas e simples, são um dos materiais básicos para a eletrônica orgânica. Nestes sistemas são utilizados filmes polimérieos amorfos no estado sólido (polymer melt), com alta densidade de cadeias polimérieas. Determinar uma relação entre a morfologia do filme polimérieo e suas propriedades de transporte de carga é um problema chave que recentemente começou a ser investigado. Em nosso trabalho nós obtivemos a distribuição de comprimentos de conjugação, e a incerteza na distribuição, para uma amostra de cadeias de polímeros em rede, Esta distribuição é versão em rede da distribuição de comprimentos de conjugação de um polímero conjugado, que é central para as propriedades eletrônicas e fotofísieas de sistemas polimérieos. Modelamos o filme polimérieo como um conjunto de cadeias interagentes e com rigidez, Associamos a cada segmento reto das cadeias um orbital molecular localizado, denominado segmento conjugado, Se as cadeias interagem apenas via volume excluído, nos mostramos que a distribuição de segmentos e sua sineerteza dependem exponencialmente do comprimento do segmento e é idêntica à distribuição para uma única cadeia com volume excluído (sef-avoiding chain). Além disso, ainda que a densidade de cadeias polimérieas tenha um efeito claro no comprimento ponta-a-ponta das cadeias, esta não afeta a distribuição de comprimentos de segmentos. Neste trabalho, mostramos uma expressão analítica para a distribuição de segmentos em função de um parâmetro de rigidez das cadeias, e deduzimos uma expressão analítica para a incerteza desta distribuição, Esta distribuição é usada para obtenção do espectro de absorbâneia de um filme polimérieo e comparado com resultados experimentais, A correlação orientaeional dos segmentos para o caso de uma amostra de cadeias interagentes foi obtida numericamente. v

Abstract: The conjugated polymers, which have a carbon chain with alternating single and double bonds, are one of the basic materials for organic electronics. In applications polymeric films are used in a high density amorphous state, called polymer melts. The determination of the relation between the morphology of the polymeric him and its charge transport properties is a key problem that started to be studied only recently. In this work we obtained the segment size distribution, and its uncertainty, in an ensemble of lattice polymer chains. This distribution is the lattice version of the conjugation length distribution of a conjugated polymer, which is central for both electronic and photo-phvsieal properties of the polymeric system. We model a polymeric him by a set of interacting chains with stiffness. We associate a localized molecular orbital to each segment, that called conjugated segment. If the chains interact only via excluded volume, we show that this distribution and its uncertainty depend exponentially on the segment size and are identical to those of a single selfavoiding chain. Therefore, whereas the polymer density have a clear effect on the chains end-to-end distances, it does not affect the chains segment size distribution. In this work, we shown an expression for the segment distribution depending on a stiffness parameter of the chains, and obtained an analytical expression to the incertainty of this distribution. The segment size distribution is used to obtain the absorption spectra of a polymeric him and which is compared to experimental data. The orientational correlation of segments for an ensemble of interacting chains was obtained numerically.