Estudo teórico de Fulerenos de carbono funcionalizados

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Ferreira, Rodrigo Alexandre
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual de Goiás; UEG ::Coordenação de Mestrado Ciências Moleculares; Brasil; UEG; Programa de Pós-Graduação Stricto sensu em Ciências Moleculares
• Palavras-chave em Português: Fulerenos; Funcionalização; Estabilidade; Energia; Fullerenes; Functionalization; Stability; Energy; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/904

Neste trabalho, foram investigados teoricamente as propriedades estruturais e eletrônicas dos seguintes fulerenos C60, C70, C78, C82, C84 e C96, neutros e nas formas carregadas. Das funcionalizações desses fulerenos com grupos orgânicos como a tiazolidinationa ( ), formando os complexos , e com o grupo éster metílico do ácido butírico fenil, formando os . E, das interações das estruturas dos PCPDTBT livre e substituído, com os fulerenos funcionalizados. A partir da criação de algoritmos com linguagem de programação Shell bash e awk, e utilizando os métodos para cálculos quânticos teóricos, o semiempírico PM7, utilizando o pacote MOPAC 2016 e o método ab initio a nível B3LYP, utilizando os conjuntos de bases 6-311G(d,p) e 6-31+G(d,p), foi possível otimizar as estruturas a partir das coordenadas internas dos átomos. Assim, foi possível concluir que as formas aniônicas dos fulerenos representados por , e , foram mais estáveis do que as formas catiônicas , e , por apresentarem menores energias após a inserção de um a três elétrons. O ânion bivalente apresentou-se como o mais estável por apresentar uma variação relativa da energia igual , enquanto os demais ânions mono e trivalentes apresentaram e , respectivamente. Observou-se que as moléculas do e apresentaram simetria, e consequentemente valores do dipolo elétrico , igual a zero. Foi possível concluir que ao inserir elétrons na molécula do , ocorre a perda da simetria e aumento do volume. E, que os ânions dos fulerenos superiores ao , acomodam muito bem cargas elétricas, não alterando assim seus volumes. Observou-se que das funcionalizações dos fulerenos , e , com valores de gap calculado , e respectivamente, como o grupo tiazolidinationa formando os complexos , e , apresentaram os seguinte valores de gap , e respectivamente, portanto sendo mais instáveis do que suas formas originais. Nas funcionalizações, formado os compostos e , apresentaram estabilidade por apresentarem maiores gap de energia, iguais a e , respectivamente. Enquanto os compostos e apresentaram maiores reatividade por apresentarem menores gap de energia como valores de e . Das interações do PCPDFBT livre e substituído com os fulerenos funcionalizados, observou-se que a melhor combinação é do PCPDTBT, substituído com o grupo cetônico-fenil, por apresentar menor energia do orbital HOMO , com os e os , por fornecerem maiores valores da propriedade . Dessa maneira, essas formas funcionalizadas combinadas com o PCPDTBT modificado são possíveis candidatas as unidades de PSCs, na conversão de energia solar em energia elétrica.