O presente trabalho tem como objetivo estudar os processos radiativos e não radiativos em filmes automontados de poli(p-fenileno vinileno), ou PPV, sintetizados e processados no Grupo de Polímeros Prof. Bernhard Gross (GPBG) do IFSC. Além de adquirir conhecimento das propriedades ópticas fundamentais, tais como, os mecanismos básicos responsáveis pela emissão de luz, foram investigados os efeitos da temperatura, da redução da dimensionalidade através do tamanho efetivo de conjugação, das impurezas e dos defeitos estruturais. Foram realizados estudos das propriedades ópticas desse material através das seguintes técnicas espectroscópicas: fotoluminescência (PL), absorção óptica, fotoluminescência por excitação seletiva (PLE). As propriedades estruturais e de superfícies do PPV foram estudadas por infravermelho (IR) e microscopia de força atômica (AFM). A adsorção de camadas alternadas do polímero precursor poli(cloreto de tetrahidrotiofeno de xilideno) (PTHT) e do íon de cadeia longa dodecilbenzenosulfônico (DBS) propiciou a formação de filmes finos com controle de monocamada. A introdução do DBS permitiu a conversão rápida (~10min) destes filmes em PPV a temperaturas muito mais baixas (~100 'graus'C) e com baixa incorporação de defeitos do que aquelas usadas convencionalmente. A boa qualidade estrutural e o alto grau de conjugação destes filmes de PPV foram responsáveis pela boa resolução dos espectros de absorção e emissão, o que permitiu fazer um estudo teórico mais detalhado das propriedades ópticas básicas deste material. Demonstramos que as transições ópticas em polímeros conjugados podem ser descritas pela intensidade da linha de zero-fônon 'I IND.o', pela sua largura 'TAU' e posição 'E IND.o', bem como pelo acoplamento entre os níveis eletrônicos e vibracionais descrito pelo fator Huang-Rhys S. Mostramos que estes parâmetros são profundamente influenciados pela desordem conformacional da cadeia introduzida pela temperatura e pela variação do grau de conjugação. Em especial, consideramos explicitamente a estrutura vibracional do PPV levando-se em conta a aproximação teórica de Franck-Condon de modo a explicar o espectro de emissão experimental. Fomos capazes de reproduzir os espectros de PPV quando consideramos três modos vibracionais efetivos com energias correspondentes em 330, 1164 e 1550 cm-1, que correspondem a estruturas vibracionais intensas do PPV obtidas por espectroscopia de absorção infravermelho e Raman. Do estudo da forma de linha obtivemos pela primeira vez que acoplamento elétron-fônon parametrizado pelo fator S possui diferente dependência com a temperatura para cada um dos modos efetivos. Desta forma, pudemos obter aspectos fundamentais do acoplamento entre os estados eletrônicos e o movimento nuclear em polímeros conjugados que ainda não tinham sido estudados em detalhe na literatura. / The subject of this work is the investigation of the radiactive and non-radiactive processes in poly (p-phenylene vinylene) self-assembled films (PPV), which were synthesized and processed at the Grupo de Polímeros Bernhard Gross (GPBG) of the IFSC. Besides the investigation of the fundamental optical properties, such as the basic mechanisms responsible for light emission, temperatures effects, dimensional reduction, impurities and structural effects were investigated. We investigation the optical properties of this material using the following spectroscopic techniques: photoluminescence (PL), optical absorption and selective excitation photoluminescence (PLE). The structural and superficial properties of PPV were investigated by infrared absorption (IR) and atomic force microscopy (AFM). The adsorption of alternated layers of the precursor polymer poly(xylylidenetetrahydrothiophenium chloride) (PTHT) and the long chain ion dodecylbenzenesulfonate (DBS) permitted the formation of thin films with monolayer control. The introduction of the DBS allowed the rapid conversion (~10min) of this films into PPV at much lower temperatures (~100 oC) and with less defect incorporation than conventional PPV films. The good structural quality and the high conjugation degree of this films were responsible for the high resolution of the vibronic structures in the absorption and emission spectra, which allowed us to make a detailed theoretical study of this material’s basic optical properties. We have shown that the optical transitions in conjugated polymers may be described by the intensity of the zero-phonon line Io, its width 'TAU' and position Eo, as well as by the electronic and vibrational coupling described by the Huang-Rhys factor, S. These parameters are highly influenced by the chain conformational disorder introduced by the temperature and the variation of the conjugation degree. In order to explain the experimental emission spectra we have explicitly considered the vibrational structure of PPV taking into account the theoretical Franc-Condon approximation. We have been able to reproduce these spectra considering three effective vibrational modes with energies at 330, 1164 and 1550 cm-1, which correspond to intense PPV vibrational structures obtained by infrared and Raman absorption spectroscopy. Studying the line shape we found that the electron-phonon coupling of each effective mode, parameterized by the S factor, has different temperature dependence. This work has allowed us to investigate fundamental aspects of the coupling between electronic states and nuclear movement in conjugated polymers that had not yet been studied in detail in the literature.

Dispositivos fotovoltaicos híbridos baseados em polímeros conjugados e semicondutores inorgânicos estão sendo utilizados nos últimos anos para a produção de células de energia solar com baixo custo. Para que haja uma alta eficiência é necessária dissociação eficiente de éxcitons, por isso é importante conhecer os níveis de energias dos componentes do dispositivo fotovoltaico. O presente estudos mostra que o sistema híbrido formado por nanofios cilíndricos preparados com heteroestrutura radial de camadas alternadas de GaAs/AlGaAs/GaAs recobertas com polímero conjugado poli-fenileno vinileno (PPV) forma uma opção alternativa para a fabricação de dispositivos fotovoltaicos. Os nanofios foram fabricados por Epitaxia por Feixe Molecular (MBE). Tanto potencial interno radial e modulação energética axial produzem a separação eficiente de elétrons e buracos fotoexcitados, que gera emissões de natureza e origem distintas e singulares nos nanofios: emissões envolvendo a impurezas aceitadoras no centro do núcleo de GaAs, bem como éxcitons indiretos presos a interface WZ e BZ e a interface da barreira estreita de AlGaAs na casca do nanofio. Medidas do decaimento temporal da emissão mostram uma forte dependência tempo de vida com o comprimento de onda, o que está associado com o afunilamento e distribuição energética destes estados emissivos. Medidas da emissão com a temperatura dão forte evidencia experimental de que a energia de ligação das impurezas tem uma forte dependência na direção radial. Este sistema híbrido funciona como coletor eficaz de luz tanto no visível quanto no infravermelho próximo. O trabalho demonstra também por espectroscopia resolvida no tempo que éxcitons são dissociados nas interfaces formadas por filmes ultrafinos de polímeros conjugados e nanofios e que esse material à base de arseneto de gálio (GaAs) atua como um forte receptor e separador de elétrons (alta afinidade eletrônica). / Hybrid photovoltaic devices based on conjugated polymers and inorganic semiconductors are being used in recent years to the production of solar cells at low cost. So there is a high efficiency is required efficient exciton dissociation, so it´s important to know the levels of energy of the components of the photovoltaic device. The present studies show that the hybrid system formed by cylindrical radial heterostructure nanowires prepared from alternating layers of GaAs / AlGaAs / GaAs covered with the conjugated polymer poly-phenylene vinylene (PPV) forms an alternative option for the manufacture of photovoltaic devices. Nanowires were manufactured by Molecular Beam Epitaxy (MBE). Both radial and axial inner potential energy modulation produce the efficient separation of electrons and photoexcited holes, which generates distinct and unique nature and source emissions in nanowires: emissions involving the acceptor impurities in the center core of GaAs and indirect excitons attached to the interface WZ and BZ and narrow barrier interface of AlGaAs on the shell of the nanowire. Measures the time decay of the issue show a strong dependence lifetime with the wavelength, which is associated with the bottleneck and energy distribution of emissive states. Emission measurements with temperature provide strong experimental evidence that the impurity binding energy has a strong dependence on the radial direction. This hybrid system works as an efficient collector of light both in the visible and near infrared. The work also shows for time resolved spectroscopy that excitons are dissociated at the interfaces formed by ultrathin conjugated polymers and films and nanowires that this material based on gallium arsenide (GaAs) acts as a strong receiver and electrons separator (high electron affinity ).

A aplicação de nanotubos de carbono em nanotecnologia está condicionada ao controle das propriedades eletrônicas e geométricas das amostras. Recentemente, tem crescido o uso de polímeros conjugados para suspender seletivamente nanotubos semicondutores com uma distribuição estreita de diâmetro. Em 2007, Adrian Nish e colaboradores mostraram que o polímero conjugado poli[9,9-dioctilWuorenil-2,7-diil] (PFO) suspende seletivamente nanotubos semicondutores de cerca de 1,0nm de diâmetro e ângulo quiral próximo de 25. Em seguida, o grupo de Maria Antonietta Loi foi capaz de medir a Wuorescência do PFO envolvido em nanotubos, medindo pela primeira vez as propriedades ópticas de um polímero ao interagir com os nanotubos. Mais recentemente, diversos grupos conseguiram suspender nanotubos semicondutores com diâmetros maiores que 1,0 nm através do enovelamento de polímeros conjugados. Diferentes cadeias principais apresentaram resultados, como homopolímeros derivados dos Wuorenos e tiofenos e copolímeros em que unidades Wuoreno foram combinadas com piridinas, antracenos e outros compostos aromáticos. A natureza da cadeia principal parece ter um papel na seletividade de quiralidades especíVcas. Entretanto, a solubilização de nanotubos de grandes diâmetros com frequência utiliza polímeros com cadeias laterais alquiladas com pelo menos 12 carbonos. Neste trabalho, desenvolvemos um método para simular o espectro de emissão de uma molécula em condições dinâmicas a Vm de capturar a variedade de conformações acessíveis à molécula interagindo com o ambiente. Isso nos permitiu obter um espectro de emissão mais realista. Aplicamos esse método no sistema PFO + nanotubos e observamos, juntamente com uma análise das energias de interação, que o polímero se encontra enrolado em hélice ao redor do tubo e que a interação entre as cadeias laterais rege o o comportamento do polímero. Buscamos compreender o mecanismo de seletividade e suspensão de nanotubos de maior diâmetro através de dinâmica e mecânica molecular. Observamos, com o uso de simulações de dinâmica de impulso, que a eVciência do recobrimento da superfície do tubo pelo polímero está associada à relação entre a circunferência do tubo e o comprimento da cadeia lateral. Tubos de diâmetro incompatível com os radicais acabam por ter suas paredes expostas ao solvente e, consequentemente, ao reagrupamento com outros nanotubos. Finalmente, propusemos um modelo granulado que permitiria obter informações sobre a interação entre os polímeros e os nanotubos em uma escala temporal maior, da ordem de s. Relatamos aqui os resultados parciais dos testes deste modelo e a rota para seu futuro desenvolvimento. / The eUective use of carbon nanotubes in nanotechnology depends on the Vne tuning of electronic and geometric properties of the samples. Recently, the use of conjugated polymers to selectively suspend semiconducting nanotubes of a narrow diameter distribution has received attention in the literature. In 2007, Andrian Nish and collaborators showed that the conjugated polymer poly[9,9- dioctylWuorenyl-2,7-diyl] (PFO) selectively suspends nanotubes with diameter of the order of 1.0nm and chiral angles close to 25. Subsequently, Maria Antonietta Lois group was able to measure the Wuorescence of PFO chains wrapped around nanotubes, hence for the Vrst time measuring the optical properties of a polymer interacting with nanotubes. More recently, various groups reported the successful suspension of semiconducting nanotubes with diameters larger than 1.0nm by wrapping with conjugated polymers. DiUerent polymer backbones showed positive results, such as homopolymers based on Wuorene and thiophene and copolymers based on Wuorene units combined with pyridines, anthracenes and other aromatic compounds. The backbone structure seems to have an eUect on the chirality selectivity. On the other hand, the solubilization of large-diameter nanotubes frequently involves polymers having alkyl sidechains with at least 12 carbon atoms. In this work, we developed a method to simulate the emission spectrum of a molecule in dynamic conditions in order to capture the variety of accessible conformations of the molecule interacting with the environment. This allowed us to obtain a more realistic emission spectrum. We applied this method to the PFO + nanotube system and observed, in association with binding energy analysis, that the polymer wraps around the nanotube in an helical conformation and that the sidechain interaction governs the polymer behavior. We were able to understand the selectivity mechanism for large-diameter tubes through molecular mechanics and molecular dynamics simulations. We observed, using impulse dynamics simulations, that the nanotube surface coverage eXciency depends on the relation between the nanotube circumference and the sidechain length. Tubes whose diameter is incompatible with the sidechain length present wall regions that are exposed to the solvent, therefore exposed to rebundling with other tubes. Lastly, we proposed a coarse-grained model that could provide information about the long-term behavior of the NT + PFO complexes, in the s range. Here we report partial test results for this model and outline the route for future developments.

Esta tese de doutorado é resultado do estudo da fotocondutividade em materiais poliméricos, com particular enfoque em diodos poliméricos com camada ativa de derivados do poli (p-fenileno vinileno) (PPV): OC10-PPV, SY e MEH-PPV, em estrutura tipo sanduíche (ITO/polimérico/Metal) de camada única, utilizando eletrodos metálicos com diferentes funções trabalho depositados sobre o mesmo filme. Para isso, foi necessária a realização de todas as etapas de fabricação de dispositivos orgânicos, como descritas neste trabalho, para obter resultados com o máximo de reprodutibilidade, bem como o domínio das técnicas de caracterização. As propriedades ópticas dos filmes poliméricos foram analisadas através dos espetros de absorção e de fluorescência estacionária na região do visível. O comportamento fotocondutivo dos dispositivos foi realizado através de medidas de corrente-tensão (I-V) e da espectroscopia de fotocorrente no estado estacionário em regime dc sob incidência de luz com diferentes comprimentos de onda, ora através do ITO, ora através dos eletrodos metálicos semitransparente, para o dispositivo sob diferentes valores de tensões aplicadas. A variação desses parâmetros permitiu verificar como estes influenciam na fotogeração e no transporte de portadores de cargas e assim adaptar e aplicar um modelo teórico que levasse em consideração o campo elétrico aplicado para ajustar a fotocorrente obtida experimentalmente, obtendo informações sobre as propriedades de fotocondutividade dos materiais estudos. / This thesis is a study about photoconductivity in polymeric materials, in particular diodes with single-layer sandwich structure derivates of poly(para-phenylene vinylene) (PPV): OC10-PPV, SY and MEH-PPV. Different metallic electrodes were deposited on the same polymeric layer. Therefore, it was necessary to realize the devices fabrication process step by step as well to dominate the characterization techniques. The optical properties of polymeric film were analyzed through the absorption and emission spectrum in the visible region. The photoconductivity behavior was studied by dc current-voltage (I-V) and photocurrent action spectra through the absorption and emission spectrum in the visible region. The photoconductivity behavior was studied by dc current-voltage (I-V) and photocurrent action spectra through the both side of device under applied voltages. The variation of these parameters allowed verifying how are influencing in the charge carrier photo-generation and the charge transport and then to adapt and apply a theoretical model wich considers the electric field applied to fit the photocurrent action spectra of devices. The values of the parameters allow to survey important about photoconductivity properties of the materials

Recentemente tem sido observado grande avanço na área de fotovoltaicos orgânicos e híbridos. Esses dispositivos baseiam-se em diferenças de energia eletrônica nas interfaces dos componentes de uma heterojunção, onde as heterojunções dispersas obtidas via arranjos interpenetrantes com estes dois compostos, em dimensões sub-20-nm, permite coleção efetiva dos portadores de carga fotogerados, mesmo com pequeno comprimento de difusão do éxciton e baixa mobilidade dos portadores de carga. Desta maneira, o estudo e a modificação da interface entre as duas fases é essencial para melhorar a eficiência de conversão desses dispositivos. Este trabalho tem como objetivo investigar heterojunções de dióxido de titânio (TiO2)/poli(3-hexil tiofeno) (P3HT) como camadas ativas em dispositivos fotovoltaicos híbridos. Essas heterojunções são atraentes para fotovoltaicos híbridos por permitir a nanoestruturação do metalóxido antes da incorporação do polímero, levando à obtenção de elevada área interfacial e com a possibilidade de ajustar as propriedades interfaciais mantendo o caráter aceitador/doador desta heterojunção. Os filmes de TiO2 foram obtidos a partir de dispersões coloidais de nanopartículas de anatase, enquanto aqueles de P3HT foram obtidos a partir de sua solução de 1,2-diclorobenzeno. Como eletrodos foram utilizados o óxido de índio dopado com óxido de estanho (ITO) e ouro (Au). A caracterização elétrica e espectroscópica indicou que os parâmetros fotovoltaicos, bem como absorção e fotoluminescência, dependem da submissão dos dispositivos a tratamentos térmicos post-production, evidenciando que o aquecimento induz a mudanças conformacionais no polímero, alterando a interface óxido/polímero. A introdução de grupos carboxilato nas ramificações 3-hexil do P3HT permite melhor contato entre óxido/polímero, sendo favorecido por tratamento térmico. Mais ainda, a infiltração do polímero em filmes de TiO2 nanocristalino levou à obtenção de dispositivos fotovoltaicos de considerável estabilidade, apresentando atividade mesmo após 6 meses após a elaboração destes. Finalmente, neste trabalho também é proposta a utilização de um complexo a base de ftalocianina de zinco como modificador de interface do TiO2, cuja absorção estende a janela espectral do dispositivo até o vermelho e infravermelho próximo. Estudos de fenômenos de transporte, levando-se em conta a fotogeração de portadores e sua recombinação, foram realizados por medidas do espectro de fotocondução no dispositivo / Recently a fast development in organic and hybrid photovoltaic field has been observed. Such devices are fabricated by organic semiconductors within components of a heterojunction, in which bulk heterojunctions obtained via interpenetrating networks at the sub-20-nm length scale. It permits the effective collection of photogenerated charge carriers even with low exciton diffusion length and low charge carrier mobilities. Therefore, the study of material properties and the interface modification are essential to improve the power efficiency of such devices. The goal of this work is to investigate heterojunctions of titanium dioxide (TiO2) and poly(3-hexyl thiophene) (P3HT) as active layers in hybrid photovoltaic devices. Such heterojunctions are attractive since the metaloxide can be nanostructured previous the infiltration of the polymer within the nanocrystalline phase, leading on large interfacial area with the possibility to tune the interfacial properties keeping the acceptor/donor character of the two components. Titania films were obtained from colloidal dispersions of anatase nanoparticles, while P3HT from its solution in 1,2-dichlorobenzene. The electrodes were indium-tin oxide (ITO) and gold (Au). Electrical and spectroscopic characterization shows the photovoltaic parameters, as well as absorption and photoluminescence, depends on post-production treatments, evidencing that heating induces conformational changes in the polymeric phase, changing the oxide/polymer interface. The introduction of carboxyl groups at 3-hexyl ramifications in P3HT permits better contacts between oxide and polymer by chemisorption, being favored by thermal treatment. Furthermore, the infiltration of the polymer within the nanocrystalline TiO2 leads on enhanced stability of the devices, working even six months after their preparation. Finally, in this work is also proposed the utilization of a interface modifier based on zinc phtalocyanine complex, which has extended the device absorption window up to the red/ near infrared, increasing light harvesting, and a transport study related to photocarriers generation and recombination process was carried out by photoconductivity action spectra

Nesta dissertação, visamos o entendimento de processos intermediários que regem a transferência de energia e determinam as propriedades ópticas de polímeros conjugados, a fim de encontrar meios para aumentar a eficiência de emissão e o tempo de vida dos ?LED?s? orgânicos. Estudamos especificamente o polímero PPV, poli(p-fenileno vinilideno), sintetizado através de novo método desenvolvido no Grupo de Polímeros do Instituto de Física de São Carlos, por Marletta e colaboradores[1], na forma de filmes finos depositados pelas técnicas ?spincast? e de automontagem (LbL). Para o trabalho utilizamos técnicas espectroscópicas de luminescência, excitação seletiva e absorbância. Por meio de técnicas de engenharia molecular e através do ordenamento induzido da rede polimérica, avaliamos o peso que têm os eventos intermediários à emissão. Estiramos gradualmente filmes de PTHT/PPV depositados sobre Teflon, sob um eixo preferencial, e constatamos a dependência da polarização da luz emitida com processos de transferência de energia e com a anisotropia da matriz polimérica. Realizamos a separação das cadeias do copolímero a fim de analisar separadamente a transferência de energia entre os segmentos conjugados pertencentes a cadeias distintas (processos intercadeia) ou ao longo da cadeia (processos intracadeia). Esta separação intercadeia e intracadeia resultaram em um significativo aumento da eficiência da emissão, assim como um deslocamento da banda de emissão para o azul, privilegiando a emissão de segmentos de menor conjugação e que participavam apenas nos processos de relaxação de energia e transferência da excitação e não dos estados emissivos finais. Separamos os segmentos conjugados dentro da própria cadeia do copolímero, regulando o comprimento de conjugação, através da incorporação de DBS. Aqui, verificamos, os processos de transferência intracadeia concorrem em igual peso com processos intracadeia na migração energética em polímeros conjugados. Concluímos que o processo limitante da eficiência de emissão em polímeros conjugados e dispositivos é a eficiente transferência de energia entre cadeias ou ao longo da cadeia para centros supressores de energia. / The main goal of this work is the understanding of intermediated energy relaxation processes that are governed by Energy Transfer. Such processes strongly affect the optical properties of conjugated polymers, reducing the emission efficiency and the life time of OLEDs. We study specifically the polymer poly(p-phenylene vinylene), PPV, synthesized through the new method developed by Marletta and co-workers [1]. The films were prepared by Spincast and self-assembly (Layer-by-Layer) techniques on different substrates. The optical characterization of the polymeric material was carried out by photoluminescence, selective excitation spectroscopy and UV-Vis absorbance measurements. With the use of molecular engineering techniques and by changing the polymeric order induced by uniaxial stretch of the films deposited on a flexible substrate, it was possible to infer the weight of intermediary events in final emission process. A special issue of this work was the study of the optical properties of thin PPV films deposited on flexible Teflon substrates under very low deformation levels. Optical data of low stretched conjugated polymers on transparent substrates were not previously available in the literature. Continuous axial stretch was applied at room temperature to very thin PPV films enabling simultaneous luminescence and absorbance polarization measurements. The optical properties of polymeric light emitting devices are strongly dependent on the structural order of the polymer chains and the energy transport mechanism between the conjugated segments. We demonstrate that such low stretched films presents a very efficient isotropic-to-polarized conversion regarding the fact we are dealing with energy transfer between luminescent chromophore of same species. We also carried out chain separation of conjugated segments of a PPV copolymer in order to analyze two Energy Transfer kinds: one that occurs among PPV segments in different chains (interchain processes) and the other involving the Energy Transfer between PPV segments along the same PPV chain (intrachain processes). To account for the interchain separation of the PPV segments we diluted the PPV chain in an inert polymeric matrix. The novelty, however, lies in the precise control of the separation of PPV segments along the chain by using a copolymer with sequences of conjugated PPV and non-conjugated PTHT distributed randomly along the polymer chain. The efficiency increase together with the spectral blue shif with the segment separation show that inter- and intrachain exciton mobility is enhanced by low range Förster Energy Transfer. For the case of samples without chain separation, it is easier for excitons to move around by energy transfer process and find quenching defects before their radioactive decay. For diluted or low conjugated samples, excitons will not reach defects before recombination since Energy Transfer is suppressed. Thus, we verify, the Intrachain Energy Transfer process have the same influence as for Interchain process produced by the energy migration among conjugated polymers segments. From a more fundamental point of view, the establishment of a controlled ordering and separation of the polymeric chains may reduce effects such as the luminescence quenching that strongly reduce the emission efficiency in organic devices.

Existem algumas técnicas destinadas ao estudo das características fotofísicas de materiais orgânicos ou dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos a base de semicondutores orgânicos. A exemplo disso, a técnica de espectroscopia de absorção fotoinduzida de onda contínua (Continuous Wave Photoinduced Absorption/cw-PIA) apresenta grande sensibilidade como método destinado ao estudo dos processos eletrônicos envolvendo espécies excitadas de vida longa. Esta técnica emprega dois feixes ópticos distintos, um para excitação da amostra e outro (feixe de prova) para investigar os estados excitados remanescentes em amostra após bombeio óptico. O presente trabalho tem como objetivo a construção, desenvolvimento e caracterização de um aparato experimental para espectroscopia cw-PIA. A montagem bem sucedida da técnica foi testada em filme do polímero semicondutor P3HT, em filme de blenda (1:1) de P3HT/PCBM (comumente utilizada como camada ativa em células solares orgânicas) e em filmes automontados camada-a-camada (LbL) do tipo doador-aceitador de carga (P3KHT/P6N), sendo que a molécula P6N foi sintetizada pelo Grupo de Polímeros Bernhard Gross do IFSC-USP. Os filmes LbL de P3KHT/P6N, em comparação aos filmes blenda de P3HT/PCBM, demonstraram uma eficiência maior quanto a geração de portadores de carga com tempo de vida longo. / There are some techniques for the study of photophysical characteristics of organic materials or electronic and optoelectronic devices based on organic semiconductors. For example, the technique of continuous wave photoinduced absorption spectroscopy (cw-PIA) is a highly sensitive method for the study of the electronic processes involving long-lived excited species. This technique uses two distinct optical beams, one for sample excitation and another for probing the excited states remaining in the sample after optical pumping. The present work aims at the construction, development and characterization of an experimental apparatus for cw-PIA spectroscopy. The successful implementation of the technique was tested in a film of the semiconducting polymer P3HT and of the blend (1:1) P3HT/ PCBM (usually employed as active layer in organic solar cells), and also in a Layer-by-Layer (LbL) film of donor-acceptor molecules P3KHT/P6N, where the P6N molecule has been synthesized by Polymer Group Bernhard Gross at IFSC- USP. The comparison between P3KHT / P6N LbL film and the blend P3HT/PCBM has demonstrated higher charge carrier generation efficiency (with long lifetime) for the LbL film.

A carne bovina é considerada um alimento altamente nutritivo, sendo uma fonte de proteínas e vitaminas, além de minerais tal como ferro e zinco. Por outro lado, a carne vermelha atualmente tem sido associada a doenças cardiovasculares e ao câncer. No entanto, essa associação vem sendo contestada, pois a carne de ruminantes bem como o leite são fontes naturais do ácido linoléico conjugado (CLA, do inglês \"conjugated linoleic acid\"), o qual possui várias propriedades benéficas, como atividade anticarcinogênica, redução de gordura corporal, entre outras. Essas propriedades têm sido observadas em estudos com animais modelos, mas também pesquisas apontam tais benefícios para os humanos. Vários estudos têm sido realizados para aumentar a produção de CLA pelos ruminantes no Brasil. Nesse contexto, se faz necessário o desenvolvimento de métodos rápidos e eficazes para a determinação de CLA em carnes de ruminantes e no leite, pois o método atual é baseado na análise dos ésteres metílicos dos ácidos graxos por cromatografia gasosa, que envolve várias etapas, sendo um método laborioso. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma metodologia rápida, baseada na técnica de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN de 1H) para a determinação do teor do CLA na gordura de carne bovina. Para isso foi avaliada a influência dos principais parâmetros experimentais de RMN de 1H, como a largura do pulso de radiofrequência, o tempo de repetição, método de excitação seletiva, entre outros parâmetros que podem interferir na razão sinal/ruído e na reprodutibilidade das medidas. Os resultados mostraram que a utilização da RMN de 1H para a determinação do teor de CLA em carne bovina, além de ser coerente com os dados obtidos por cromatografia gasosa, representa uma abordagem mais rápida e simples para a determinação do teor de CLA em carne bovina. / Beef is considered a very nutritive food, since it is a source of proteins and vitamins, besides minerals such as iron and zinc, on the other hand it has been associated to heart diseases and cancer. However, this association has been contested because ruminant meat as well as milk, is a natural source of conjugated linoleic acid (CLA), that has several benefic properties such as anticarcinogenic activity, reduction of body fat and others. These properties have been observed in studies with animals and can be extended to humans. Several studies have been done to increase the concentration of CLA in Brazilian ruminant meat. In this context, it is necessary to develop fast and effective analytical methods to determine CLA in ruminant meat and milk, because the current method, based on the analysis of fatty acid methyl esters by gas chromatography (GC), involves several stages, being laborious. Thus, the main purpose of this work was the development of a fast methodology, based on hydrogen nuclear magnetic resonance technique (1H NMR) to determine CLA content in beef fat. In consequence, it was evaluated the influence of main experimental parameters from 1H NMR, such as radiofrequency pulse width, repetition time, method of selective excitation, between others that may interfere in signal-to-noise ratio and reproducibility. The results indicated that the use of 1H NMR spectroscopy to determine CLA content in beef have high correlation to data obtained by gas chromatography, representing a much faster and simpler methodology to determine CLA content in beef.

Novas tendências para desenvolvimento de leites fermentados com elevado valor agregados são o uso de frutos da Amazônia e a utilização de subprodutos de certas frutas como forma de aproveitamento integral do fruto e para minimizar a produção de resíduos. Dentre os frutos da Amazônia o açaí (Euterpe oleracea Mart., Arecaceae) tem o maior potencial enquanto alguns subprodutos de frutos como as cascas de maçã, banana e maracujá são promissores como ingredientes especialmente devido ao seu conteúdo em fibras dietéticas solúveis prebióticas como pectina e frutooligossacarídeos, que conferem propriedades funcionais além das características nutricionais das frutas. Assim, esse trabalho visou o desenvolvimento de iogurte probiótico com adição de polpa de frutos brasileiros e fibra dietética total. Os efeitos da suplementação do leite com polpa de açaí e fibras de maçã, banana e maracujá e, diferentes bactérias probióticas - Lactobacillus acidophilus L10, Bifidobacterium animalis ssp. lactis Bl04 e B94 e Bifidobacterium longum Bl05 na cinética de acidificação, viabilidade dos probióticos, perfil de ácidos graxos, textura, reologia e microestrutura foram estudados. A polpa de açaí favoreceu uma maior contagem de L. acidophilus L10, B. animalis ssp. lactis Bl04 e B. longum Bl05 em relação aos respectivos controles ao final de quatro semanas de vida de prateleira. Além disso, em relação aos controles sem polpa, a polpa de açaí aumentou o conteúdo de ácidos graxos mono e poliinsaturados e a produção de ácido α-linolênico (ALA) e ácido linoléico conjugado (CLA) em iogurtes desnatados co-fermentados com B. animalis ssp. lactis cepas Bl04 e B94. Todas as fibras foram capazes de aumentar a concentração de ácidos graxos de cadeia curta e poliinsaturados nos iogurtes, mas, apenas as fibras de maçã e banana aumentaram a viabilidade das bactérias probióticas durante a vida de prateleira em relação aos controles sem fibra. Foi observado um efeito sinérgico entre o tipo de fibra e a cepa probiótica sobre o teor de CLA. Por outro lado, a quantidade de ALA foi significativamente aumentada pela adição de fibra de banana, independentemente da cepa probiótica utilizada. A fibra de maracujá promoveu o aumento CLA em todos os iogurtes probióticos. Os resultados demonstram, pela primeira vez, que tanto a polpa de açaí quanto as fibras oriundas do subproduto do processamento de maçã, banana ou maracujá podem melhorar o perfil de ácidos graxos e a viabilidade de bactérias probióticas. Além disso, a fibra de casca de maracujá teve um efeito positivo sobre a textura de iogurtes desnatados co-fermentados por bifidobacteria. / New trends for development of fermented milk products with high added value are the use of fruits from Amazon, and the use of by-products of certain fruits as ingredients as a way to take full advantage of the fruit and to minimize the waste. Among the fruits of the Amazon, açai (Euterpe oleracea Mart., Arecaceae) has the most potential, and byproducts of some fruits such as apple peels, banana and passion fruit as ingredients are especially promising because of its content in dietary fiber such as pectin and soluble prebiotic fructooligosaccharides, which confer functional properties in addition to the nutritional characteristics of fruits. Thus, this study aimed the development of probiotic yoghurt with added fruit pulp from Brazil and total dietary fiber. The effects of supplementation of milk with acai pulp fiber and apple, banana and passion fruit, and different probiotic bacteria - Lactobacillus acidophilus L10, Bifidobacterium animalis ssp. Bl04 lactis and Bifidobacterium longum B94 and Bl05 on the kinetics of acidification and viability of probiotics, fatty acid profile, texture, rheology and microstructure were studied. The açaí favored a higher count of L. acidophilus L10, B. animalis ssp. and B. lactis Bl04 Bl05 longum compared with their controls after four weeks of shelf life. Moreover, compared to controls without pulp, the pulp of acai increased the content of mono and polyunsaturated fatty acids and the production of α- linolenic acid (ALA) and conjugated linoleic acid (CLA) in nonfat yogurt co-fermented with B. animalis ssp. lactis strains Bl04 and B94. All fibers were able to increase the concentration of short chain fatty acids and polyunsaturated fats in yogurt, but only the apple and banana fibers increased the viability of probiotic bacteria during shelf life compared to controls without fiber. We observed a synergistic effect between the type of fiber and probiotic on the CLA content. On the other hand, the amount of ALA was significantly increased by the addition of banana fiber, regardless of the probiotic strain used. The passion fruit fiber promoted an increase CLA in all probiotic yoghurts. The results point out the applicability of adding whether açai or apple, banana or passion fruit byproducts in the formulation of probiotic yoghurts to improve the fatty acids profile and to uphold the desirable probiotic counts during four weeks of cold storage. In addition, the passion fruit fiber helped to enhance the texture parameters in skim yoghurts co-fermented by bifidobacteria.

Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation physico-chimique de métallopolymères conjugués des éléments f en but d’utiliser ces matériaux comme composants actifs de diodes électroluminescentes. En effet, les ions lanthanides possèdent des propriétés d’émission intéressantes dans le cadre de nos applications. La chaine polymère permet quant à elle l’introduction de groupements transporteurs de charges. Ces matériaux devraient donc réunir les caractéristiques requises (transport des charges et émission) pour être utilisés dans des PLEDs (Polymer Light-Emitting Diodes), lesquelles emploient pour leur fabrication des techniques de dépôts en solution. Les PLEDs présentent l’intérêt d’avoir une structure simplifiée par rapport aux OLEDs (Organic Light-Emitting Diodes) qui sont construites par juxtaposition de couches successives de petites molécules évaporées sous vide.La synthèse de trois séries de polymères conjugués a été réalisée. La réaction de polymérisation utilisée s’effectue selon un couplage de Suzuki-Miyaura entre des motifs fluorènes et des monomères porteurs de groupements carbazoles et/ou benzimidazoles permettant de coordiner l’ion lanthanide. Plusieurs métallopolymères ont également été isolés. Les composés synthétisés ont été caractérisés par analyse élémentaire, RMN et chromatographie par exclusion stérique. Des études de photoluminescence sur ces composés en présence ou non d’ions lanthanides luminescents ont été effectuées. Enfin, les polymères et métallopolymères ont été utilisés dans la conception de diodes électroluminescentes. / This work deals with the synthesis and physico-chemical characterization of lanthanide-containing metallopolymers to use them as active components in electroluminescent diodes. The emission properties of trivalent lanthanides are particularly interesting in the case of our application. The conjugated chain polymer built up with charge-transport groups. These materials should provide all the properties (conduction and emission) to be used as active layer in PLEDs (Polymer Light-Emitting Diodes) which are devices made by solution deposition techniques. The PLEDs offer the advantage to have a simplified structure in comparison with OLEDs (Organic Light-Emitting Diodes) which are built by juxtaposition of layers constituted by small organic molecules.The syntheses of three series of conjugated polymers have been achieved. The polymerization reaction has been carried out by a Pd-catalyzed Suzuki-Miyaura coupling between fluorenes moieties and monomers bearing carbazole and/or benzimidazole groups acting as a coordinating site for the lanthanide ion. Several metallopolymers were also synthesized. The isolated compounds were characterized by NMR, elemental analyses, and GPC. Photophysical studies have been performed on all the polymers and metallopolymers. Finally, these compounds have been used for the design of electroluminescent devices.