Fotogeração, migração e dissociação do éxciton em filmes de Polifluorenos (amorfos e ordenados) próximos de interface orgânica/inorgânica / Photogeneration, migration and dissociation of the exciton in polymer films (amorphous and ordered) near organic/inorganic interface

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

23/11/2012

RESUMO

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 spin-coatinga 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 (TiO2) 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 I, largura da linha a meia altura Go, energia da transição puramente eletrônica Ee parâmetro de Huang-Rhys Svariando 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, Go, Ee S. Com os filmes de PFO produzidos com o solvente tolueno foi observado que frações de fase βjá 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 β 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 βé 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 βem filmes de PFO amorfo. Com relação aos filmes contendo a interface TiO2/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 ±3) nm. Além disso, devido à alta fluência (~ 1025fótons/cm2s), 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 β) depositados sobre o TiO2, somente os éxcitons das regiões amorfas migram até a interface do TiO2e 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 βatuam 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 +0,5) nm.

ASSUNTO(S)

ti o ind.2 ti o ind.2 dissociação do éxciton exciton dissociation exciton migration migração do éxciton polifluoreno polyfluorene

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