Fotogeração, migração e dissociação do éxciton em filmes de Polifluorenos (amorfos e ordenados) próximos de interface orgânica/inorgânica

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Valente, Gustavo Targino
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 'TI'O IND.2'; Dissociação do éxciton; Exciton dissociation; Exciton migration; Migração do éxciton; Polifluoreno; Polyfluorene
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/88/88131/tde-18012013-115348/

Neste trabalho, foram investigados os processos de migração e dissociação do éxciton em filmes ultrafinos de poli(9,9 dioctilfluoreno) (PFO) com espessura menores que o raio típico de migração excitônica (10 nm) próximos de interface semicondutora orgânica e inorgânica. Os filmes de PFO foram produzidos utilizando a técnica de <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>spin-coating<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> a partir de soluções de PFO em clorofórmio e em tolueno. Sabe-se que ao se utilizar o clorofórmio como solvente, os filmes de PFO apresentam uma estrutura amorfa. Com isso foi possível obter filmes com espessuras menores que o raio de migração do éxciton com qualidades ideais para o estudo de processos fotofísicos. Esses filmes foram depositados sobre uma camada de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>) formando assim uma interface orgânica/inorgânica. Técnicas espectroscópicas, tais como, microscopia confocal de fluorescência (LSCM), microscopia de imagem do tempo de vida (FLIM), fotoluminescência de onda contínua e resolvida no tempo bem como espectroscopia de absorção foram utilizadas no presente trabalho. Inicialmente o espectro de fotoluminescência dos filmes de PFO foram caracterizados através da dependência da intensidade da transição puramente eletrônica <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>I<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>, largura da linha a meia altura <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>G<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>o<span style=\'color:black; language:PT-BR\'>, energia da transição puramente eletrônica <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>E<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e parâmetro de Huang-Rhys <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>S<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> variando a temperatura. Verificou-se que a intensidade pode ser descrita em termos da ativação térmica da migração do éxciton. Além disso, a temperatura introduz uma desordem térmica que afeta diretamente o tamanho dos segmentos conjugados que é observado em termos dos parâmetros, <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>G<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>o<span style=\'color:black; language:PT-BR\'>, <span style=\'color:black;font-style:italic; language:PT-BR\'>E<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>S<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>. Com os filmes de PFO produzidos com o solvente tolueno foi observado que frações de fase <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>já são induzidas nesses filmes e que esta fase não está dispersa na matriz amorfa e sim em forma de domínios formados por moléculas na fase <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946; <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>que correspondente ao ordenamento nos anéis aromáticos do PFO. Também foi observado que nos filmes com espessura menor que 10 nm preparados em clorofórmio, a fase <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>é induzida e sugerimos que isso ocorre devido a forte interação filme/substrato. Além disso, outros métodos bem conhecidos na literatura, tais como, tratamento a vapor de tolueno e ciclos térmicos de resfriamento/aquecimento foram utilizados para induzir a fase <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>em filmes de PFO amorfo. Com relação aos filmes contendo a interface TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>/PFO, a dissociação do éxciton na interface foi observada através da redução da intensidade da fotoluminescência. Em filmes ultrafinos, a eficiência do processo de dissociação do éxciton na interface é superior a 90%. A partir desses resultados, obteve-se que o raio de migração do éxciton no PFO é de (13 <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>±<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> 3) nm. Além disso, devido à alta fluência (~ 10<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>25<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> fótons/cm<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>s), efeitos de autoaniquilamento de éxcitons em filmes ultrafinos foram observados nas medidas de tempo de decaimento radiativo. Por fim, em filmes de PFO (contendo a fase <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'>) <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>depositados sobre o TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>, somente os éxcitons das regiões amorfas migram até a interface do TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e são dissociados por ela. A energia térmica a temperatura ambiente promove uma maior eficiência da dissociação do éxciton do que em baixas temperaturas (~5 K). No entanto, mesmo em temperatura ambiente, as moléculas de fase <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>atuam como centros de captura dos éxcitons competindo com o processo de dissociação. A partir desses resultados, obteve-se que o raio de transferência de energia no PFO é igual a (3,5 <span style=\'color:black;text-decoration:underline;language:PT-BR\'>+<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> 0,5) nm.<span style=\'color:black; language:PT-BR\'> <![if !vml]> <![endif]>