Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Este trabalho descreve a síntese e caracterização de três compostos fotoluminescentes com conjugações π-estendidas com potencial aplicação em sensores ópticos entre outros dispositivos opto-eletrônicos. Estes compostos são constituídos da unidade 2,1,3-benzotiadiazol com extensão da conjugação π nas posições 4 e 7 e constituem um sistema (D-π-A-π-D). Todos os compostos sintetizados foram caracterizados por técnicas espectroscópicas de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 1H e de 13C, Infravermelho (IV) e Espectroscopia de Massas. A rota sintética planejada apresentou bons rendimentos para todos os compostos intermediários e finais. As propriedades térmicas foram analisadas por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e as ópticas por espectroscopia de emissão de Fluorescência e absorção de UV-vis. Em solução estes compostos absorvem na região do violeta-azul (~ 440 nm) com absortividade molar (ε = 5,5x10-4 L mol-1 cm-1) referente a transições do tipo π→π*. Os compostos apresentam fluorescência ( ~ 560 nm) e deslocamento de Stokes em torno de 90 nm com rendimentos quânticos de = 0,14 e o “band gap” óptico de 2,6 eV.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Este trabalho apresenta a síntese e caracterização de um composto formado por grupos doadores de elétrons (anéis tetrazóis alquilados) ligados ao aceptor de elétrons (2,1,3-benzotiadiazol) por um sistema _-conjugado (D-_-A-_-D) com potencial aplicação em células solares orgânicas entre outros dispositivos opto-eletrônicos. O esquema sintético planejado apresentou baixo rendimento na etapa final, com o objetivo de melhorar o rendimento na síntese, uma rota sintética alternativa foi utilizada, obtendo o composto de interesse com propriedades fotoluminescentes com rendimento de 95%. Os intermediários e o composto de interesse foram caracterizados quanto as suas estruturas químicas e propriedades térmicas, sendo o composto de interesse, também caracterizado quanto as suas propriedades fotofísicas, eletroquímica e morfológica em filmes. Esse composto absorve radiação eletromagnética em solução nas regiões do UV-Vis, entre 265 a 470 nm (_ _ 4,0 x 104 L mol-1 cm-1) e band gap de 2,72 eV, apresenta fluorescência em solução na região do verde no espectro eletromagnético (______ = 502 nm) e deslocamento de Stokes de 82 nm com rendimento quântico de _F = 0,45. O composto de interesse é solúvel em clorofórmio e diclorometano, apresenta a formação de filmes por spin coating, e estabilidade térmica até aproximadamente 235 oC em atmosfera inerte e 254 oC em atmosfera oxidante. Os resultados obtidos serão discutidos ao longo desta dissertação e demonstram que o material apresenta potencial aplicação na indústria eletrônica.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Dentre as fontes de energia renovável, a energia solar tem se mostrado como uma alternativa sustentável e economicamente viável. Neste contexto a geração de energia através de processos fotovoltaicos tem sido uma das áreas de pesquisa mais estudadas no mundo. O heterocíclo benzotiadiazol (BTD) é conhecido por possuir características inerentes, tais como formar estruturas bem ordenadas, ser um grupo aceptor de elétrons e ter derivados que são normalmente bons fluoróforos. Entretanto poucos estudos existem a respeito da relação entre estrutura e atividade destes heterocíclos. Neste trabalho foi realizada a síntese e caracterização do sistema 5,5'-Bis[benzo(1,2,5)tiadiazol] (Bi-BTD). Foi explorada a rota sintética para a obtenção de dois novos derivados deste heterocíclo no intuído de verificar propriedades semelhantes à de seu homólogo, mono-benzotiadiazol. Ambas as estruturas foram planejadas de modo a conterem a unidade Bi-BTD como unidade aceptora de elétrons, acoplada a um grupo doador de elétrons através de sistemas π-conjugados do tipo (A-π-D), formando com a unidade doadora derivada do alcoxibenzeno o composto final (10) 7-{[4-(dodeciloxi)fenil] etinil}-5,5'-bibenzo[1,2,5]tiadiazol, e com a unidade doadora derivada do tetrazól o composto final (11) 7-{[4-(2-dodecil-tetrazol-5-il)fenil]etinil}-5,5'-bibenzo[1,2,5]tiadiazol. As estruturas foram planejadas de forma a apresentarem propriedades fotoluminescentes, possuírem planaridade e boa solubilidade em compostos orgânicos. Os compostos sintetizados foram caracterizados por, técnicas de Infravermelho (FTIR) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H) e de carbono (RMN 13C). As propriedades térmicas dos compostos foram avaliadas por análise termogravimétrica (TGA). As propriedades elétricas por eletroquímica de voltametria cíclica, e as propriedades luminescentes e fotofísicas por análise dos espectros de absorção e emissão em UV-Vis. Os compostos finais apresentaram estabilidade térmica superiores aos 155º C, rendimentos quânticos da ordem de (Φf= 0,39 e 0.42), com picos de absorção e emissão máximos na região do UV-Vis entre 314 e 471 nm. Os resultados demonstraram que os compostos sintetizados apresentaram potencialidade para aplicações em dispositivos opto-eletrônicos, como células solares orgânicas.

[pt] O planejamento de estruturas push-pull tem levado a compostos com propriedades fotofísicas interessantes. Isto inclui a Emissão Induzida por Agregação (AIE) e a Emissão Melhorada Induzida por Agregação (AIEE), que são importantes para emissão em estado sólido e, portanto, para aplicações em dispositivos optoeletrônicos. Visando AIEE, novos compostos fluorescentes com características D-Pi-A e D-A-D foram planejados. Usando ferramentas computacionais, foram feitas simulações para calcular as propriedades teóricas dos compostos desenhados e validar se eram apropriadas para o desenvolvimento sucessivo das rotas sintéticas. No presente trabalho, duas novas séries de derivados de piridina3,5-dicarbonitrilo difenil-substituído (PPC) e derivados de 2,1,3- benzothiadiazol fluorenil-substituído (FL-BTD) foram sintetizados usando estruturas D-Pi-A e D-A-D, respectivamente. As estratégias sintéticas usadas para a sínteses dos novos compostos incluem reações multicomponente de Hantzsch (na produção do principal intermediário na série PPC), assim como reações de acoplamento cruzado C-C catalisadas por paládio, incluindo Heck, Sonogashira e Suzuki e acoplamentos N-C via reação Buchwald-Hartwig para a obtenção dos produtos. Um total de seis novos derivados de PPC, foram obtidos e caracterizados, com rendimentos de 35 a 73 por cento, e quatro novos derivados de BTD com rendimentos de reação de 39 a 95 por cento são reportados. Experimentos de espectroscopia foram realizados para a avaliação das propriedades fotofísicas dos novos derivados de PPC e BTD, abrangendo medidas de absorção, emissão, e de rendimento quântico fluorescente (Rendimento quântico de fluorescência). Os compostos apresentaram altos Rendimentos quânticos de fluorescência em solução, até 0,71 na série PPC e até 0,67 na série FL-BTD, exibindo band gaps adequados para sua aplicação como camadas emissoras em OLEDs. O comportamento no estado agregado dos derivados de PPC e BTD foi avaliado, quatro compostos exibiram aumento de luminescência em soluções THF contendo fração de água (fw) de 70 por cento até maior que 90 por cento, indicando as propriedades AIEE. Um dos compostos da série PPC, MT-PPC, apresentou AIE com indução da florescência na mistura com fw 80 por cento. Na série BTD, destacou-se o derivado FL-BTD-OAM com AIEE e Rendimento quântico de fluorescência significativo, assim, um OLED foi construído utilizando-o como camada emissora, obtendo resultados promissores com um dispositivo operando com alto brilho (luminância de 6450 cd m-2), boa irradiação (503 mW cm-2) e eficiência de corrente razoável (0,84 cd/A). / [en] The design of push-pull structures has led to compounds with interesting photophysical properties. This includes Aggregation-Induced Emission (AIE) and Aggregation-induced Enhanced Emission (AIEE), which are important for emission in solid state and therefore for applications in optoelectronic devices. Aiming AIEE, new fluorescent compounds with D-Pi-A and D-A-D characteristics were designed. Using computational tools, simulations were made to calculate their theoretical properties and validate if were appropriate for the successive development of the synthetic routes. The present work reports two new series of diphenyl-substituted pyridine3,5-dicarbonitrile (PPC) derivatives and fluorenyl-substituted 2,1,3-benzothiadiazole (FL-BTD) derivatives, synthetized using D-Pi-A and D-AD structures, respectively. The compounds presented high fluorescence quantum yields in solution, up to 0.71 in the PPC series and up to 0.67 in the FL-BTD series, displaying suitable band gaps for application as emitting layers in OLEDs. Five compounds displayed enhancement of luminescence in THF solutions containing water fraction (fw) from 70 percent up to bigger than 90 percent, indicating AIEE properties. Among these, the derivative FL-BTD-OAM stood out, and an OLED device was built using it as an emitting layer, obtaining promising results with a device operating with high bright (luminance of 6450 cd m-2), good irradiance (503 mW cm-2) and reasonable current efficiency (0.84 cd/A).