Orientadores: Ana Flávia Nogueira, Valtencir Zucolotto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T02:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_LuizCarlosPimentel_D.pdf: 6880507 bytes, checksum: f7a2c24853f25411226ae9b66a2de97b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho foram estudados filmes finos multicamadas baseados em polímeros condutores, nanotubos de carbono e um derivado de fulereno. Esses filmes foram depositados pela técnica de deposição camada por camada (LbL) via interações eletrostáticas. Esse trabalho está dividido em duas partes: 1-) Filmes LbL baseados no polímero conjugado poli(p-fenilenovinileno) (PPV) e nanotubos de carbono de parede única funcionalizados com grupos carboxílicos (SWNTCOOH) foram preparados em arquitetura de bloco, caracterizados e aplicados como fotoeletrodos em células solares fotoeletroquímicas. A morfologia desses filmes foi avaliada por microscopia de força atômica (AFM) e de epifluorescência, as quais indicaram uma variação morfológica significativa dos filmes após adição de camadas de nanotubos de carbono. A transferência de carga fotoinduzida do polímero condutor PPV para o SWNT-COOH foi analisada por supressão de fotoluminescência (PL). A caracterização fotoeletroquímica foi realizada sob irradiação de luz branca e os fotoeletrodos contendo SWNT-COOH apresentaram valores de fotocorrente de até 7,5 mA cm. A fotocorrente aumentou e tornou-se mais estável quando uma camada do polímero poli(3,4-etilenodioxitiofeno) dopado com poli(4-sulfonato de estireno) (PEDOT:PSS) foi depositada entre o eletrodo ITO e o filme LbL. 2-) Foram preparados filmes LbL baseados no polímero conjugado poli[2-(3-tienil)-etoxi-4-butilsulfonato] de sódio (PTEBS) e no derivado de fulereno C60-F. A caracterizacao fotofísica mostrou a ocorrência de transferência fotoinduzida de carga do PTEBS para o C60-F, a qual foi também demonstrada por meio da geração de fotocorrente obtida quando os filmes (PTEBS/C60-F) foram aplicados como fotoeletrodos em células solares fotoeletroquímicas. Os resultados obtidos fazem dos filmes LbL baseados em semicondutores orgânicos candidatos promissores para conversão de energia solar. / Abstract: In this work, multilayer thin films based on conducting polymers, carbon nanotubes and fullerene derivatives were studied. These films were fabricated by layer-by-layer deposition technique (LbL) through electrostatic interactions. This work is divided in two parts: 1-) LbL films composed of a conducting polymer poly(p-phenylenevinylene) (PPV) and carboxylic acid functionalized singlewalled carbon nanotubes (SWNT-COOH) were prepared in a block architecture, characterized and applied as electrodes in photoelectrochemical solar cells. Film morphology was evaluated by atomic force and epifluorescence microscopies, showing remarkable changes after incorporation of SWNT-COOH layers. The photoinduced charge transfer from the conducting polymer to SWNT-COOH was analyzed by photoluminescence (PL) quenching. Photoelectrochemical characterization was performed under white light and the films containing SWNTCOOH displayed photocurrent values up to 7.5 mA cm. Photocurrent generation was enhanced and became more stable when an intermediate layer of poly(3,4- ethylenedioxythiophene)¿poly(4-styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS) was interposed between the ITO electrode and LbL films. 2-) LbL films based on the conducting polymer sodium poly[2-(3-thienyl)-ethoxy-4-butylsulfonate] (PTEBS) and fullerene derivative C60-F were fabricated. Photophysical characterization shows the occurrence of photoinduced charge transfer from PTEBS to C60-F, which was also demonstrated by photocurrent generation obtained when (PTEBS/C60-F) multilayer films were applied as electrodes of photoelectrochemical solar cells. All these results make the LbL films based on organic semiconductors promising canditates towards solar energy conversion. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Varlei Rodrigues / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T16:45:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_RafaelCintraHensel_M.pdf: 43759995 bytes, checksum: 8636f117e63053d6b540d65b95c34072 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Os filmes orgânicos ultrafinos tem permitido funcionalizar superfícies a fim de introduzir propriedades específicas que diferem daquelas apresentadas em escala macroscópica. Um processo versátil para modificar superfícies e criar sistemas multifuncionais é a técnica de automontagem por adsorção física (LbL, do inglês Layer-by-Layer), na qual nanoestruturas são formadas devido a adsorção de moléculas com cargas opostas em arquiteturas moleculares multicamadas. O monitoramento elétrico do crescimento dos filmes é essencial em experimentos nos quais não são permitidas caracterizações ópticas. Além disto, é importante compreender as propriedades elétricas destes filmes devido a sua utilização em sensores capacitivos para análise química. Deste modo, neste trabalho desenvolvemos um equipamento capaz de acompanhar o crescimento de filmes LbL por meio de medidas de capacitância após a deposição de cada camada de polieletrólitos sobre eletrodos interdigitados (IDEs, do inglês Interdigitated Electrodes). Observamos um aumento linear da capacitância devido ao acúmulo de material dielétrico sobre os IDEs, com uma alternância na medida de capacitância de acordo com o polieletrólito depositado, isto é, há uma reversão de carga na camada mais externa quando a adsorção do policátion é compensada pela do poliânion, ou vice-versa. Utilizando o modelo para o potencial eletrostático de um IDE proposto por M. W. Den Otter, desenvolvemos uma nova metodologia para investigar a constante dielétrica da estrutura multicamadas formada. Obtivemos (16 ± 1) para a constante dielétrica do filme LbL (PDDA/CuTsPc), e (21 ± 3) para a arquitetura (PDDA/PSS), ambos em satisfatória concordância com a literatura. Ademais, desenvolvemos um modelo para interpretar o deslocamento na capacitância medida após a adsorção do policátion a fim de determinar sua densidade de carga superficial, que diminuiu de (0,23 ± 0,02) e/µm2 para (0,08 ± 0,01) e/µm2 quando o PDDA (policátion fortemente carregado) foi substituído pelo PAH (policátion fracamente carregado) para ambos os poliânions analisados. Portanto, desenvolvemos um equipamento para monitorar o crescimento de filmes LbL e uma metodologia que permite obter informações sobre o comportamento dielétrico dos filmes a cada camada depositada, o que pode auxiliar na escolha dos materiais e espessura dos filmes LbL utilizados como elementos transdutores em desenvolvimentos futuros / Abstract: Organic ultrathin films have enabled surface¿s functionalization in order to introduce specific properties which differ from those in macroscopic scale. A versatile process to modify surfaces and create multifunctional systems is the layer-by-layer (LbL) technique, in which the nanostructures are formed due to the adsorption of charged molecules in multilayered molecular architectures. The electrical monitoring of the film's growth is essential in experiments in which optical characterizations can not be used. Moreover, it is important to comprehend the electrical properties of these films owing to their application on capacitive sensors for chemical analysis. In this research we developed a home-made setup to keep track of the LbL film¿s growth by measuring the capacitance after each deposited layer onto interdigitated electrodes (IDEs). We have observed a linear increase in the capacitance due to accumulated dielectric material onto the IDEs, along with an alternation in the measured capacitance according to the deposited polyelectrolyte, i.e., a charge reversal of the outermost layer as the polycation adsorption is compensated by the polyanion adsorption, or vice-versa. Using the IDEs electrostatic potential model proposed by M. W. Den Otter, we have developed a new methodology to investigate the dielectric constant of the formed multilayered structure. A dielectric constant of (16 ± 1) was obtained for (PDDA/CuTsPc) films and (21 ± 3) for (PDDA/PSS) architecture, both in satisfactory agreement with the literature. Furthermore, we have developed a model to interpret the capacitance measurement shift after the polycation adsoption in order to investigate its surface charge density, which decreased from (0.23 ± 0.02) e/µm2 to (0.08 ± 0.01) e/µm2 when PDDA (strong polycation) was replaced by PAH (weak polycation) for both analyzed polyanions. Therefore, we have developed an equipment to monitor the LbL film's growth as well as a methodology that enables the obtaining of information about the film dielectric behavior at each deposited layer, which can assist in the choice of the materials and thickness of the LbL films that are used as transductor elements in future developments / Mestrado / Física / Mestre em Física / 147530/2014 / CNPQ