[pt] O planejamento racional e a obtenção de novos compostos luminescentes com aplicações específicas continua sendo um importante desafio em síntese orgânica. Derivados do núcleo benzotiadiazola (BTD) com conjugação (Pi) estendida têm sido amplamente sintetizados e aplicados em diferentes aspectos da tecnologia da luz. Em geral, na estrutura desses derivados, grupos doadores de elétrons (D) são ligados ao anel BTD, que tem caráter aceptor de elétrons (A). Até o presente momento não haviam sido descritos derivados de BTD cuja porção doadora é um grupamento arilóxi. No presente trabalho foi desenvolvida uma rota sintética para derivados de BTD arilóxi-substituídos. Os compostos se mostraram altamente luminescentes em solução (Rendimento quântico de fluorescência de até 74 por cento) e com band gap adequado para aplicação em camadas emissoras de OLEDs. O desenvolvimento/otimização dos compostos foi dividido em duas partes. Na primeira parte, foram determinadas as condições reacionais para a obtenção dos novos derivados e foi avaliada qual a melhor configuração dos compostos: arilóxi-BTD aceptor ou arilóxi-BTD-doador. Um composto com característica arilóxi-BTD-doador se mostrou mais emissivo, assim, construiu-se um dispositivo OLED verde utilizando-o como camada emissora, como uma prova de conceito. Na segunda parte do trabalho, foi realizada uma otimização estrutural mais abrangente, onde oito novos derivados foram sintetizados e caracterizados. Através dessa nova otimização chegou-se no composto líder 4-(4-metoxifenóxi)-7-o-toluilbenzo[c][1,2,5]tiadiazol, que apresentou band gap eletroquímico de 3,2 eV, máximo de emissão em 471 nm (azul), emissão induzida por agregação e 83 por cento de rendimento quântico de fluorescência no estado sólido. A partir desse emissor puramente orgânico otimizado serão construídos novos dispositivos OLED. / [en] The rational planning and obtention of new luminescent compounds with specific applications can be considered an important challenge in organic synthesis. Benzothiadiazole (BTD) derivatives with extended (Pi) conjugation have been widely synthesized and applied in different aspects of light technology. In general, in the structure of these derivatives, electron donor groups (D) are bound to the BTD ring, which has electron acceptor character (A). To date, BTD derivatives in which the donor moiety is an aryloxy group have not been described. In the present work a synthetic route for aryloxy-substituted BTD derivatives has been developed. The compounds are highly luminescent in solution (Quantum fluorescence yield up to 74 percent) and display suitable band gaps for application as emitting layers in OLEDs. The development/optimization of the compounds was divided into two parts. In the first part, the reaction conditions were optimized and the best architecture of the compounds was evaluated: aryloxy-BTD-acceptor or aryloxy-BTD-donor. A compound with aryloxy-BTD-donor design displayed more intense emission, thus, a green OLED device was constructed using it as a emitting layer, as a proof of concept. In the second part of the work, a more comprehensive structural optimization was performed, and eight novel derivatives were synthesized and characterized. By means of this new optimization, the lead compound 4-(4- methoxyphenoxy)-7-o-tolylbenzo[c][1,2,5]thiadiazole was obtained, which showed an emission maximum at 471 nm (blue), band gap of 3,2 eV, aggregation emissioninduced and 83 percent of photoluminescence quantum yield in the solid state. This new leader compound will be explored as emissive layer in novel OLED devices.

[pt] Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de Diodos Orgânicos Emissores de Luz, OLED, para aplicações em terapia fotodinâmica. A terapia fotodinâmica é uma forma de tratamento que utiliza, basicamente, um fotossensibilizador e luz. Quando irradiado o fotossensibilizador produz espécies reativas de oxigênio que podem destruir organismos como fungos, vírus, bactérias e células tumorais. Esse trabalho se dedica a fabricação, caracterização e teste de OLEDs como fontes de luz para terapia fotodinâmica, PDT, representando uma alternativa as formas convencionais de tratamento médico. Como forma de testar o desempenho dos dispositivos foram realizados ensaios de PDT. Esses ensaios consistem em utilizar uma sonda sensível à presença do oxigênio singleto (1O2). A sonda utilizada foi o DPBF que, na presença do 1O2, rompe um dos seus anéis aromáticos. Esse efeito pode ser acompanhado pelo decaimento da intensidade do pico de absorção da sonda. Sabendo o intervalo de tempo entre cada medida é possível inferir o decaimento da sonda a fim de comparar o desempenho dos dispositivos. Para validar o teste, foi realizado um estudo de referência utilizando um LED comercial com pico de emissão em 658nm. Essa etapa foi fundamental para compreensão das condições que as fontes de luz devem ter para que os ensaios fossem realizados em tempos similares aos tratamentos envolvendo terapia fotodinâmica. Após isso, o trabalho consistiu na fabricação de OLEDs de três tipos de camadas emissoras: fluorescente, fosforescente e TADF. As escolhidas para esse trabalho foram: Alq3: DCM2, Bebq2:Ir(pic)3, BCPO: Ir(fliq)2acac e mCP: TXO − TPA , cuja banda de emissão se sobrepõe a banda de absorção do fotossensibilizador utilizado, o azul de metileno. Na primeira etapa foram fabricados OLEDs de área pequena, 3mm2 . Após as escolhas das estruturas, fabricação e as medidas de caracterização elétrica, foram realizados os ensaios de PDT. Para os ensaios iniciais, foram utilizadas duas fontes de alimentação dos OLEDs, modo AC e DC a fim de avaliar o desempenho dos dispositivos em diferentes configurações. Tendo como destaque os OLEDs de camada emissora Alq3: DCM2 e Bebq2:Ir(pic)3 (em modo DC) e BCPO: Ir(fliq)2acac (em modo AC), pois conseguiram estimular o fotossensibilizador azul de metileno a produzir oxigênio singleto suficiente para decair o pico de absorção da sonda DPBF no intervalo de tempo do ensaio de PDT (30 minutos). Na etapa seguinte, foram selecionados os OLEDs de camada emissora Alq3: DCM2 e Bebq2:Ir(pic)3 com o objetivo de testar o desempenho dos dispositivos de área ativa 27mm2 , sendo chamados nessa tese de área grande. Apresentando destaque os dispositivos Bebq2:Ir(pic)3. Também foram realizadas comparações entre os OLEDs de área grande e pequena, tanto em perda de potência (por cento) no tempo quando nos ensaios de PDT. Como o melhor desempenho foi obtido com o área grande, essa estrutura foi utilizada na fabricação dos OLEDs Bebq2:Ir(pic)3 sobre substratos conformáveis comerciais de celulose bacteriana (BC), amida de bloco de poliéter (PEBAX) e poliuretano (PU), funcionalizados no LOEM, e polietileno tereftalato (PET). Essa pesquisa é inovadora no Brasil e de grande interdisciplinaridade pois envolve o estudo na arquitetura, fabricação, caracterização dos OLEDs à ensaios em Terapia fotodinâmica. Além de englobar a possibilidade de incluir a síntese de novos materiais e testes in vitro e in vivo. Esse trabalho é também o início de uma nova linha de pesquisa com aplicação biológica no grupo LOEM. / [en] This work aimed to develop Organic Light Emitting Diodes, OLED, for applications in photodynamic therapy. Photodynamic therapy is a treatment that basically uses a photosensitizer and light. When irradiated, the photosensitizer produces reactive oxygen species that destroy cells such as fungi, viruses, bacteria and tumor cells. This work is dedicated to the fabrication, characterization and tests of OLEDs as light sources for photodynamic therapy, PDT, representing an alternative to classical forms of medical treatment. As a way of testing the performance of the devices, PDT tests were carried out. These tests consist of using a probe sensitive to the presence of singlet oxygen (1O2). The probe used was DPBF which, in the presence of 1O2, breaks one of its aromatic rings. This effect can be followed by the decay of the intensity of the probe s absorption peak. The time interval between each measurement is set on the measurement, it is possible to infer the probe decay in order to compare the performance of the devices. To validate the test, a reference study was carried out using a commercial LED with an emission peak at 658nm. This step was fundamental for understanding the conditions that the light sources should have so that the tests could be carried out in times similar to the treatments involving photodynamic therapy. After that, the work consisted of manufacturing OLEDs with three types of emitting layers: fluorescent, phosphorescent and TADF. The emission layers chosen were: Alq3: DCM2, Bebq2:Ir(pic)3, BCPO: Ir(fliq)2acac and mCP:TXO-TPA , whose emission band is similar to the absorption band of the photosensitizer used, blue of methylene. In the first part were manufactures OLEDs with a small area, 3mm2 . After choosing the structures, fabrication and electrical characterization measures, the PDT tests were carried out. For the initial tests, two OLED power supplies were used, AC and DC mode, in order to evaluate the performance of the devices in different configurations. Highlighting the emitting layer OLEDs Alq3: DCM2 and Bebq2:Ir(pic)3 (in DC mode) and BCPO: Ir(fliq)2 acac (in AC mode), as they managed to stimulate the photosensitizer methylene blue to produce enough singlet oxygen to decay the peak absorption of the DPBF probe in the time interval of the PDT assay (30 minutes). On next step, the OLEDs selected were one with the emitting layer Alq3: DCM2 and Bebq2: Ir(pic)3 with the objective of testing the performance of the devices with an active area of 27mm2 , called large area. Introducing featured devices Bebq2:Ir(pic)3. Comparisons between large and small area OLEDs were also made in power loss (percent) over time and in PDT tests. As the best performance was obtained with the large area, this structure was used in the manufacture of OLEDs Bebq2: Ir(pic)3 on commercial conformable substrates of bacterial cellulose(BC), polyether block amide (PEBAX) and polyurethane (PU), functionalized in LOEM, and polyethylene terephthalate( PET). This research is innovative in Brazil and highly interdisciplinary as it involves the study of architecture, fabrication, characterization and tests in PDT and has the possibility of involving the synthesis of new materials and in vitro and in vivo tests. This work is also the beginning of a new line of research with biological application at LOEM group.

[pt] Esta dissertação de mestrado apresenta como proposta a investigação, a síntese e a caracterização de novos complexos baseados em terras-raras para aplicação em diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs). Para isto, três complexos beta-dicetonatos de Európio foram estudados. O foco da investigação consistiu nos dois novos complexos [Eu(hfac)3dpso] e [Eu(hfac)3dbso], sintetizado pelo nosso grupo, cuja principal diferença consistiu em avaliar o comportamento do complexo [Eu(hfac)3X], em função de dois ligante ancilares: dpso e dbso. O que poderá implicar na variação da absorção do complexo e também no processo de transferência de energia dos ligantes para o íon de Európio. Além disso, um terceiro complexo comercial [Eu(dbm)3phen] foi empregado com o objetivo de ser utilizado como referência para a fabricação e a otimização da arquitetura dos OLEDs. Estes complexos beta-dicetonatos com ligantes ancilantes coordenados por N ou O foram caracterizados através de diferentes técnicas (ótica, eletroquímica e morfológica), sob a forma de filmes finos e em pó. A partir do estudo e da otimização do OLED baseado no complexo [Eu(dbm)3phen] se chegou a arquitetura que apresentou um compromisso entre a performance do OLED e o grau de complexidade associado a fabricação. A camada emissora se baseou na técnica de codeposição, onde uma matriz Spiro-2CBP foi escolhida de tal forma que: 1) a energia possa ser transferida para o dopante, no caso, [Eu(dbm)3phen] e 2) que a mobilidade efetiva no transporte de portadores de carga aumente em relação a baixa mobilidade comum em complexos de beta-dicetonas. A arquitetura otimizada foi ITO/ MoO3(10nm)/TAPC(30nm)/ Spiro-2CBP:[Eu(dbm)3phen] (30nm, 10 porcento)/ TPBi(40nm)/LiF(0.1nm)/ Al(100nm). A partir desta arquitetura, foram fabricados os outros dispositivos OLEDs com os complexos [Eu(hfac)3dpso] e [Eu(hfac)3dbso]. Em estudo comparativo, de acordo com as medidas de eficiência fotométrica de corrente (EFC), verificou-se que o OLED baseado no complexo de [Eu(hfac)3dpso] apresentou uma eficiência superior ao OLED com [Eu(hfac)3dbso] apresentando um ganho de 7.5 porcento, para uma densidade de corrente em torno de 75mA/cm2. Em resumo, considerando os resultados dos OLEDs e também da disposição dos níveis de energia tripleto dos ligantes hfac, dbso e dpso, verifica-se que ambas indicam que o complexo [Eu(hfac)3dpso] apresente um melhor desempenho que o complexo [Eu(hfac)3dbso]. / [en] This master thesis presents as research, manufacture and characterization of new rare-earth-based complexes for application in light-emitting organic diodes (OLEDs). For this, three europium beta-dicetonated complexes were studied. The focus of the investigation was the two new complexes, [Eu(hfac)3dpso] and [Eu(hfac)3dbso], synthesized in our group, whose main difference was to evaluate the behavior of the complex [Eu(hfac)3X], as a function of two ancillary ligands: dpso and dbso. This may imply variations in the absorption of the complex and also in the process of energy transfer from ligands to the Europium ion. Also, a third commercial complex [Eu(dbm)3phen] was employed as a reference for the manufacture and optimization of OLED architecture. These beta-diketonated complexes with N or O coordinated binding ligands were characterized by different techniques (optical, electrochemical and morphological) in both thin film and powder form. From the study of OLED optimization based on the complex [Eu(dbm)3phen], the architecture that presented a compromise between the OLED s performance and the degree of complexity associated with its fabrication. The emitter layer was based on the co-deposition technique, where a Spiro-2CBP matrix was chosen because: 1) good energy transfer to the dopant, in this case [Eu(dbm)3phen] and 2) the effective charge mobility in the co-deposited layer is higher than the common mobility in beta-diketone complexes. The optimized architecture was ITO / MoO3 (10nm) / TAPC (30nm) / Spiro-2CBP: [Eu(dbm)3phen] (30nm, 10 percent) / TPBi (40nm) / LiF (0.1nm) / Al (100nm). From this architecture other OLEDs devices were fabricated with the complex [Eu(hfac)3dpso] and [Eu(hfac)3dbso]. The comparative study, according to the current efficiency measurements, found that the [Eu(hfac)3dpso] complex-based OLED had higher efficiency than the [Eu(hfac)3dbso] OLED with a gain of 7.5 percent for a current density of around 75mA /cm2. In summary, considering the OLED results and also the arrangement of the triplet energy levels of the hfac, dbso and dpso ligands, both imply that the [Eu(hfac)3dpso] complex has a better performance than the complex [Eu(hfac)3dbso].