Propriedades fotofísicas e estudos de interação de novos fluoróforos orgânicos baseados em benzazol com fulerenos e seus derivados.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Oliveira, Dione da Costa
Orientador(a): Cazati, Thiago, Postacchini, Bruna Bueno
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Benzazóis
Fotofísica molecular
Propriedades fotofísicas
Propriedades eletroquímicas
Link de acesso: https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/19750
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Oliveira, Dione da CostaCazati, ThiagoBarboza, Ana Paula MoreiraVieira, André AlexandreCazati, ThiagoPostacchini, Bruna Bueno2025-02-14T20:13:06Z2024OLIVEIRA, Dione da Costa. Propriedades fotofísicas e estudos de interação de novos fluoróforos orgânicos baseados em benzazol com fulerenos e seus derivados. 2024. 118 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2024.https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/19750Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.Este trabalho apresenta um estudo abrangente de moléculas inéditas derivadas de benzazóis, especificamente 4,7-bis(feniletinil)[2,1,3]benzotiadiazol (BST) e 4,7- bis(feniletinil)[2,1,3]benzoselenodiazol (BSe), explorando as propriedades fotofísicas e eletroquímicas em diferentes condições experimentais. A pesquisa incluiu análises em solventes de diversas polaridades, estudos das propriedades no estado sólido e investigações da interação dos benzazóis com fulerenos. Em solventes de diferentes polaridades, observou-se um aumento linear no deslocamento de Stokes para a maioria dos solventes apróticos utilizados, abrangendo tanto solventes polares quanto apolares. Entretanto, um comportamento distinto foi identificado para solventes próticos e para o oxalano, sugerindo a existência de interações moleculares específicas entre essas moléculas e esses solventes particulares. No estado sólido, as energias de Gap (EGAP) de BST e BSe, de 2,76 eV e 2,31 eV, respectivamente, indicam a possibilidade de aplicação em dispositivos eletrônicos orgânicos, dado que esses valores se encontram na região visível do espectro eletromagnético. Os valores de constante de supressão de Stern-Volmer (Ksv) obtidos mostraram que a interação entre BST e o fulereno PyC60 apresentou a maior eficiência de supressão de fluorescência, seguida pela interação com C60. Esse comportamento pode ser explicado pela diferença nos níveis de energia entre o LUMO de BST (-2,25 eV) e os LUMOs dos fulerenos C60 (-3,83 eV) e PyC60 (-4,14 eV), o que torna a transferência de elétrons energeticamente favorável, especialmente para PyC60, devido à maior diferença de energia. Para a molécula BSe, que apresentou valores de Ksv menores em comparação com BST, a transferência de elétrons é menos eficiente, conforme sugerido pelo LUMO de BSe (-2,67 eV), que possui uma menor diferença de energia em relação aos LUMOs dos fulerenos (C60 e PyC60). A presença de PyC60 também promove uma supressão mais eficiente com BSe do que C60, devido à sua maior afinidade eletrônica. Além disso, foram analisadas as taxas de decaimento radiativo (kr) e não radiativo (knr), que são parâmetros fundamentais para entender a eficiência de emissão das moléculas. O kr representa a taxa de emissão espontânea de fótons, enquanto o knr está associado a processos de desativação não radiativa. Valores mais altos de kr e menores de knr são desejáveis para aplicações em dispositivos optoeletrônicos, pois indicam uma maior eficiência de emissão. Os resultados apresentados indicam o potencial de aplicação das moléculas BST e BSe em tecnologias avançadas, especialmente em dispositivos optoeletrônicos e sensores fotônicos, devido às propriedades fotofísicas e eletroquímicas promissoras.This work presents a comprehensive study of novel benzazolx10-derived molecules, specifically 4,7-bis(phenylethynyl)[2,1,3]benzothiadiazole (BST) and 4,7- bis(phenylethynyl)[2,1,3]benzoselenadiazole (BSe), exploring their photophysical and electrochemical properties under various experimental conditions. The research included analyses in solvents of different polarities, studies of solid-state properties, and investigations of the interaction of benzazoles with fullerenes. In solvents with different polarities, a linear increase in Stokes shift was observed for most aprotic solvents used, covering both polar and nonpolar solvents. However, a distinct behavior was identified for protic solvents and for oxolane, suggesting the existence of specific molecular interactions between these molecules and these particular solvents. In the solid state, the gap energies (EGAP) of BST and BSe, at 2.76 eV and 2.31 eV respectively, indicate the potential for application in organic electronic devices, as these values lie within the visible region of the electromagnetic spectrum. The Stern- Volmer constant (Ksv) values showed that the interaction between BST and the fullerene PyC60 presented the highest fluorescence quenching efficiency, followed by the interaction with C60. This behavior can be explained by the energy level difference between the LUMO of BST (-2.25 eV) and the LUMOs of fullerenes C60 (-3.83 eV) and PyC60 (-4.14 eV), making electron transfer energetically favorable, especially for PyC60 due to the greater energy difference. For the BSe molecule, which showed lower Ksv values compared to BST, electron transfer is less efficient, as suggested by the LUMO of BSe (-2.67 eV), which has a smaller energy difference relative to the LUMOs of fullerenes (C60 and PyC60). The presence of PyC60 also promotes more efficient quenching with BSe than C60 due to its higher electron affinity. Additionally, the radiative (kr) and non-radiative (knr) decay rates were analyzed, which are fundamental parameters for understanding the emission efficiency of the molecules. The kr represents the rate of spontaneous photon emission, while knr is associated with non- radiative deactivation processes. Higher kr and lower knr values are desirable for applications in optoelectronic devices, as they indicate greater emission efficiency. The presented results highlight the potential application of the BST and BSe molecules in advanced technologies, especially in optoelectronic devices and photonic sensors, due to their promising photophysical and electrochemical properties.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 06/02/2025 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessBenzazóisFotofísica molecularPropriedades fotofísicasPropriedades eletroquímicasPropriedades fotofísicas e estudos de interação de novos fluoróforos orgânicos baseados em benzazol com fulerenos e seus derivados.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPORIGINALDISSERTAÇÃO_PropriedadesFotofísicasEstudos.pdfDISSERTAÇÃO_PropriedadesFotofísicasEstudos.pdfapplication/pdf8688861https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/69a5027b-70ca-400f-874c-0c8dfe8fef4a/download8fa8bd53f80379dc20df82b53597e92dMD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/c79fb42c-6b67-41d7-87a1-97bfeeb6d307/downloadbb9bdc0b3349e4284e09149f943790b4MD52falseAnonymousREADTEXTDISSERTAÇÃO_PropriedadesFotofísicasEstudos.pdf.txtDISSERTAÇÃO_PropriedadesFotofísicasEstudos.pdf.txtExtracted texttext/plain103887https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/b67e03a3-25d5-4aff-809c-e3e1708cb9cb/download79729fa5f5f3a1b684c3b89847bcb32cMD53falseAnonymousREADTHUMBNAILDISSERTAÇÃO_PropriedadesFotofísicasEstudos.pdf.jpgDISSERTAÇÃO_PropriedadesFotofísicasEstudos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4111https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/a7f19be6-5478-4b2b-bfa2-649f4559242f/downloadb0990634e91a2c5a979a0d5f552725c7MD54falseAnonymousREAD123456789/197502025-02-14 17:13:11.502open.accessoai:repositorio.ufop.br:123456789/19750https://www.repositorio.ufop.brRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332025-02-14T20:13:11Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)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