Processos fotofísicos em polímeros conjugados estão intimamente relacionados com a conformação dos segmentos moleculares. Filmes finos de polímeros conjugados apresentam uma anisotropia intrínseca resultante da conformação dos segmentos moleculares tornando esses materiais atrativos em estudos fotofísicos pela emissão polarizada apresentada quando excitado via radiação eletromagnética ou sob aplicação de uma diferença de potencial elétrico. Neste trabalho procuramos correlacionar o espectro de emissão fotoluminescente de filmes finos de um derivado do polifluoreno, nominalmente poli(9,9-dioctilfluorenil-2-7-diil) terminado com dimetilfenil, com sua anisotropia molecular. Filmes finos mecanicamente estirados sofrem um processo de reordenamento molecular induzindo a emissão de luz polarizada predominantemente na direção de estiramento. O estiramento ocasiona ainda um aumento no comprimento de conjugação efetivo dos segmentos moleculares influenciando no acoplamento elétron-fônon. Através da técnica de elipsometria, foi possível determinar os estados de polarização da luz (através dos parâmetros de Stokes) e medidas de fotoluminescência estacionária dependente da temperatura nos possibilitou aferirmos sobre o acoplamento elétron-fônon a partir do Princípio de Franck-Condon. Medidas de fotoluminescência de excitação (PLE) determinou que o espectro da PL consiste da sobreposição espectral de duas espécies emissoras: a espécie isolada e a espécie agregada. Para baixas temperaturas a PL apresenta picos de emissão bem definidos como resultado da dinâmica molecular do PFO correspondendo ao favorecimento de emissão da espécie isolada. Para temperaturas acima da temperatura de transição \'beta\' (~270 K), a emissão da espécie agregada é favorecida, ocorrendo uma possível transferência de energia da espécie isolada para a agregada. O estiramento induz um aumento do comprimento de conjugação, refletido na diminuição do fator de Huang-Rhys, \'S IND. ISO\'POT. LO\'|140 K = 0,40 para amostra não estirada e \'S IND. ISO\'POT.2LO\'| 140 K = 0,19 para a amostra com a maior taxa de estiramento, tornando o espectro mais resolvido. Amostras não estiradas sob excitação paralela ao estiramento apresentaram polarização total de emissão P = 3,4% linearmente paralela ao estiramento e anisotropia de fluorescência de r = 0,025 e amostras com estiramento L = 2Lo apresentaram P = 46,1% de emissão polarizada ao longo da direção de estiramento e uma anisotropia de fluorescência de r = 0,27. A emissão polarizada mostrou ser independente da temperatura. A anisotropia de fluorescência mostrou ser fortemente dependente do estiramento e da anisotropia para temperaturas acima de 340 K, temperatura característica de um inicio de transição de fase do PFO. / Photophysics processes in conjugated polymer are closely related with the molecular segments conformation. Conjugated polymers thin films has shown an intrinsic anisotropy due to the molecular segments conformation making this materials attractive in photophysics studies by its polarized emission when stimulated by light or biased. In this work, we correlated the photoluminescence spectra of a derivative PFO polymer thin films, namely poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) end capped with dimethylphenyl, with the molecular anisotropy. Mechanically stretched thin films undergo a molecular rearrangement process of inducing emission of light predominantly polarized in the direction of stretch. The stretching also causes an increase in the effective conjugation length of the molecular segments influencing the electron-phonon coupling. By ellipsometry technique, it was possible to determine the polarization states of light (by the Stokes parameters) and temperature dependent stationary photoluminescence measurements enabled us to get the electron-phonon coupling from the Franck-Condon principle. Measurements of photoluminescence excitation (PLE) have determined that the PL spectrum consists of spectral overlap of the two emitting species: the isolated and aggregated species. At low temperatures the PL emission peaks has presented well-defined as a result of PFO molecular dynamics favoring the emission of the isolated species. For temperatures above the transition beta temperature (270 K), the emission of aggregated species is favored, causing a possible energy transfer isolated to aggregate species. The stretching induces an increase in the conjugation length, reflected in the decreasing Huang-Rhys factor \'S IND. ISO\' POT. LO\'|140 K = 0,40 to non-stretched samples and \'S IND. ISO\' POT. 2Lo\'| 140 K = 0,19 for the sample with the highest draw ratio, making the spectrum more resolved. Unstretched samples under polarized excitation parallel to the stretching showed total polarized emission P = 3,4% linearly parallel to the stretching and fluorescence anisotropy of r = 0,025 and the L = 2Lo samples showed P = 46,1% of polarized emission along the direction of stretching and fluorescence anisotropy r = 0,27. The polarized emission was found to be independent of temperature. The fluorescence anisotropy was found to be strongly dependent of stretching rates and for temperatures above 340 K, a characteristic onset temperature of phase transition of the PFO.

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 <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>spin-coating<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> a 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 (TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>) 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 <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>I<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>, largura da linha a meia altura <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>G<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>o<span style=\'color:black; language:PT-BR\'>, energia da transição puramente eletrônica <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>E<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e parâmetro de Huang-Rhys <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>S<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> variando 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, <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>G<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>o<span style=\'color:black; language:PT-BR\'>, <span style=\'color:black;font-style:italic; language:PT-BR\'>E<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>S<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>. Com os filmes de PFO produzidos com o solvente tolueno foi observado que frações de fase <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>já 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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946; <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>é 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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>em filmes de PFO amorfo. Com relação aos filmes contendo a interface TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>/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 <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>±<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> 3) nm. Além disso, devido à alta fluência (~ 10<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>25<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> fótons/cm<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>s), 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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'>) <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>depositados sobre o TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>, somente os éxcitons das regiões amorfas migram até a interface do TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e 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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>atuam 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 <span style=\'color:black;text-decoration:underline;language:PT-BR\'>+<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> 0,5) nm.<span style=\'color:black; language:PT-BR\'> <![if !vml]> <![endif]> / In this work, we investigated the process of exciton dissociation and migration in ultra-thin films of poly (9,9 dioctilfluoreno) (PFO) with a thickness smaller than the typical radius of excitonic migration (10 nm) and near to organic and inorganic semiconductor interface. The PFO films were produced using the spin-coating technique from a PFO solution in chloroform and toluene. It is known that when using chloroform as solvent, the PFO films have an amorphous structure. Thus, it was possible to obtain films that have thicknesses smaller than the radius of the exciton migration qualities, which is ideal to study photophysical processes. These films were deposited on the titanium dioxide (TiO<span style=\'language:EN\'>2<span style=\'language:EN\'>) nanoparticles layer forming an organic/inorganic interface. Spectroscopic techniques such as fluorescence confocal microscopy (LSCM), fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM), continuous wave photoluminescence and time resolved and absorption spectroscopy were used in this study. First, the photoluminescence spectrum of PFO films were characterized by the dependence of the purely electronic transition intensity <span style=\'font-style:italic;language:EN\'>I<span style=\'language:EN\'>, full width at half maximum <span style=\'font-family:Symbol;language:EN\'>G<span style=\'language: EN\'>o<span style=\'language:EN\'>, purely electronic transition energy <span style=\'font-style:italic;language:EN\'>E<span style=\'language:EN\'> and Huang-Rhys parameter <span style=\'font-style:italic;language:EN\'>S <span style=\'language:EN\'>with the temperature. It was showed that the intensity can be described according to thermal activation of the exciton migration. Furthermore, the temperature introduces a thermal disorder affecting directly the conjugated segment length which is observed according to the parameters, <span style=\'font-family:Symbol;language:EN\'>G<span style=\'language: EN\'>o<span style=\'language:EN\'>, <span style=\'font-style: italic;language:EN\'>E<span style=\'language:EN\'> e <span style=\'font-style:italic;language:EN\'>S<span style=\'language:EN\'>. The PFO films produced with the solvent toluene analysis showed that the fractions of <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase are already induced and that this phase is not dispersed in the amorphous matrix. On the order hand, they are shaped domains formed by <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase molecules that are related to the PFO aromatic rings organization. It was also observed that the films with thickness smaller than 10 nm prepared using chloroform, the <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase is induced, which may be occurring due to the strong interaction observed between film and substrate. Other methods reported in the literature, such as toluene steam treatment and thermal cycles of cooling/heating were used to induce <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase in amorphous PFO films as well. The exciton dissociation at the interface in films containing TiO<span style=\'language:EN\'>2<span style=\'language:EN\'>/PFO interface were observed by reduction of photoluminescence intensity; and this same efficiency in ultra-thin films is higher than 90%. From these results, it was reported that the exciton migration radius in PFO is (13 <span style=\'font-family:Symbol;language:EN\'>±<span style=\'language:EN\'> 3) nm. Furthermore, effects of excitons annihilation in ultra-thin films were observed in the decay time radiative measurements due to high fluency (~ 10<span style=\'language:EN\'>25<span style=\'language:EN\'> photons/cm<span style=\'language:EN\'>2<span style=\'language:EN\'>s). Finally, in PFO films (with the <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase) deposited on the TiO<span style=\'language:EN\'>2 <span style=\'language:EN\'>just the exciton of amorphous regions migrates to the TiO<span style=\'language:EN\'>2<span style=\'language:EN\'> interface, which dissociates them. The thermal energy at room temperature promotes higher efficiency than the exciton dissociation at low temperatures (~ 5 K). However, even at room temperature, the <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase molecules act as the most important molecules to capture exciton, competing to the exciton dissociation process. These results conducted to conclude that the energy transfer radius in PFO is equal to (3.5 <span style=\'text-decoration:underline;language:EN\'>+<span style=\'language: EN\'> 0.5) nm. <![if !vml]> <![endif]>

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.

Diodos poliméricos emissores de luz (PLEDs) foram produzidos utilizando poli(vinil-carbazol) (PVK), poli(2,7-(9,9-dioctilfluoreno)) (PFO) e poli((1,4-fenileno-2-flúor)-alt-2,7-(9,9-dioctilfluoreno)) (PFPF) dopados com diferentes concentrações de dopante fosforescente tris(2-fenilpiridinato) de irídio(III) [Ir(ppy)3] como camada ativa. Os resultados mostraram que o dispositivo a base de PFO dopado com 4% em massa de Ir(ppy)3 apresentou as maiores eficiências de corrente e de potência luminosa e o espectro eletromagnético do PLED a base de PVK puro apresentou emissão em 540 nm, sugerindo um desbalanceamento de cargas e emissão do óxido de zinco dopado com alumínio (AZO), camada injetora. Assim, estudos da influência da massa molar média do PVK e de sistemas híbridos PVK:AZO nas propriedades elétricas e ópticas dos PLEDs foram elaborados. Resultados mostraram que o AZO possui propriedades foto/eletroluminescentes e é responsável pela emissão larga na região do visível. Os dispositivos híbridos apresentaram emissão próxima ao branco puro, atingindo-se uma pureza de 0,19. / Polymer light emiting diodes (PLEDs) were manufactured using poly(9-vinylcarbazole) (PVK), poly(9,9-dioctylfluorene) (PFO) and poly(9,9-dioctylfluorene-alt-1,4-fluorphenylene) (PFPF) doped with different concentrations of tris-(2-phenylpyridinate) iridium(III) [Ir(ppy)3],a phosphorescent dye, as the active layer. Results showed that PFO based devices doped with 4 wt. % of Ir(ppy)3 presented the highest current and power efficiencies, and the PVK based devices\' electroluminescence spectrum showed an emission centered at 540 nm, suggesting that a charge unbalance and light emission from the injection layer of aluminum doped zinc oxide (AZO) occurred. Therefore, studies based on the PVK:AZO system and different PVK\'s average molar masses were elaborated to observe the PLEDs\' electrical and optical properties. Results showed that AZO is a photo/electroluminescent material and it is responsible for the broad emission in the visible range. The hybrid device showed near pure white light emission and its purity reached 0.19.

Este trabalho tem como principais objetivos: desenvolver procedimentos sintéticos e novos materiais poliméricos que apresentem boa condutividade elétrica, estudar o comportamento eletro-óptico dos polímeros obtidos, desenvolver procedimentos para a construção de dispositivos eletroluminescentes, caracterizá-los e correlacionar as características eletro-ópticas observadas com a constituição da camada ativa polimérica. Foram realizadas diversas sínteses objetivando a preparação de polifluorenos com diferentes estruturas químicas a partir de monômeros difuncionais aromáticos boronados e bromados, utilizando uma mesma rota de acoplamento de Suzuki. Assim, foram preparados três polímeros, poli[2,7-(9,9-dioctilfluoreno)] (PF, polifluoreno), poli[1,4-fenileno-alt-2,7- (9,9-dioctilfluoreno)] [PFP, poli(fluoreno-fenileno)] e poli[(1,4-fenileno-2-flúor)-alt-2,7-(9,9- dioctilfluoreno)] [PFPF, poli(fluoreno-fenileno)fluorado]. Para obtenção destes polifluorenos com bom rendimento e com pureza adequada para a preparação de dispositivos poliméricos eletroluminescentes, foi necessário testar diversas condições de reação, até a otimização de um procedimento sintético robusto. Os polifluorenos preparados foram exaustivamente purificados por extração e solubilização-precipitação. Todos os polifluorenos tiveram a sua estrutura e composição químicas caracterizadas e confirmadas pelas técnicas de espectroscopia no infravermelho (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (¹HNMR) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX). As massas molares médias e a polidispersão foram determinadas por cromatografia de permeação em gel (GPC). Soluções em clorofórmio dos polifluorenos foram analisadas por espectroscopias de absorção e emissão no UV-Vis. Estes resultados nos forneceram informações importantes quanto às propriedades de fotoluminescência dos polifluorenos obtidos. Até o momento, sabe-se que todos os três polímeros emitem cor azul e dentre as três estruturas estudadas, o PFPF apresentou maior intensidade de fluorescência. Para a fabricação dos P-OLEDs (Diodos Orgânico-Polimérico Emissor de Luz) foram feitas soluções de clorofórmio em concentrações de 1% dos três tipos de polímeros. Também foi estudada a influência dos compostos ETL (electron transport layer) (Alq3 ou butyl-PBD) com concentrações de 0,5%. Quando aplicada uma tensão no dispositivo, o PFPF apresentou menor tensão de operação entre os polímeros estudados. A partir das curvas de tensão vs. corrente, verificou-se que a adição do butyl-PBD nos três tipos de polímeros diminui a tensão de limiar em comparação com os dispositivos sem composto ETL. Os comprimentos de onda de eletroluminescência dos dispositivos polarizados permaneceram constante mesmo com a adição dos dois compostos ETL (Alq3 ou butyl-PBD). / This work has as main objectives: develop synthetic procedures and new electroluminescent polymeric materials that have good electrical conductivity, study the behavior of polymer systems thus obtained, and develop procedures for the construction of electroluminescent devices, characterize them and correlate the photo- electrical behavior with the features of the constitutive active polymeric layer Several syntheses were performed aiming at preparing polyfluorenes with different structures from boronated and brominated difunctional aromatic monomers using a Suzuki coupling route. So far, three polymers were prepared, poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)] (PF, polyfluorene), poly[1,4-phenylene-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)] [PFP, poly(fluorenephenylene)] and poly[1,4-phenylene-2-fluoro)-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)] [PFPF, fluorinated poly(fluorene-phenylene)]. To obtain these polyfluorenos with good yield and purity suitable for preparing polymeric electroluminescent devices, it was necessary to test various reaction conditions and to optimize a robust synthetic procedure. The polyfluorenes prepared were thoroughly purified by extraction and solubilization-precipitation. All polyfluorenes have had their structures and chemical composition characterized and confirmed by infrared spectroscopy (FTIR), and hydrogen and carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy (¹HNMR and 13CNMR). The average molar masses and polydispersity were determined by gel permeation chromatography (GPC). Polyfluorenes in chloroform solutions were analyzed by the UV-Vis absorption and emission spectroscopy. These results provided us with important information regarding the photoluminescence properties of polyfluorenes thus obtained. Until now, it is known that all three polymers emit in the blue region and among the three structures, the PFPF has the highest fluorescence intensity. The construction of PLEDs was carried out from the chloroform solutions at concentrations of 1% for each of the all three types of polymers. The influence of an ETL (electron transport layer) compound (Alq3, PBD) was also studied, and its concentration was kept constant at 5% in the polymer solution. Tests of the devices under applied voltage have shown a higher stability for PFPF among all. From the voltage vs. current curves, it was possible to observe that the addition of PBD decreased the threshold voltage for the devices prepared from the three types of polymers. The wavelength of electroluminescence remained constant despite the addition of the ETL compound (Alq3 or butyl-PBD).

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.

Processos fotofísicos em polímeros conjugados estão intimamente relacionados com a conformação dos segmentos moleculares. Filmes finos de polímeros conjugados apresentam uma anisotropia intrínseca resultante da conformação dos segmentos moleculares tornando esses materiais atrativos em estudos fotofísicos pela emissão polarizada apresentada quando excitado via radiação eletromagnética ou sob aplicação de uma diferença de potencial elétrico. Neste trabalho procuramos correlacionar o espectro de emissão fotoluminescente de filmes finos de um derivado do polifluoreno, nominalmente poli(9,9-dioctilfluorenil-2-7-diil) terminado com dimetilfenil, com sua anisotropia molecular. Filmes finos mecanicamente estirados sofrem um processo de reordenamento molecular induzindo a emissão de luz polarizada predominantemente na direção de estiramento. O estiramento ocasiona ainda um aumento no comprimento de conjugação efetivo dos segmentos moleculares influenciando no acoplamento elétron-fônon. Através da técnica de elipsometria, foi possível determinar os estados de polarização da luz (através dos parâmetros de Stokes) e medidas de fotoluminescência estacionária dependente da temperatura nos possibilitou aferirmos sobre o acoplamento elétron-fônon a partir do Princípio de Franck-Condon. Medidas de fotoluminescência de excitação (PLE) determinou que o espectro da PL consiste da sobreposição espectral de duas espécies emissoras: a espécie isolada e a espécie agregada. Para baixas temperaturas a PL apresenta picos de emissão bem definidos como resultado da dinâmica molecular do PFO correspondendo ao favorecimento de emissão da espécie isolada. Para temperaturas acima da temperatura de transição \'beta\' (~270 K), a emissão da espécie agregada é favorecida, ocorrendo uma possível transferência de energia da espécie isolada para a agregada. O estiramento induz um aumento do comprimento de conjugação, refletido na diminuição do fator de Huang-Rhys, \'S IND. ISO\'POT. LO\'|140 K = 0,40 para amostra não estirada e \'S IND. ISO\'POT.2LO\'| 140 K = 0,19 para a amostra com a maior taxa de estiramento, tornando o espectro mais resolvido. Amostras não estiradas sob excitação paralela ao estiramento apresentaram polarização total de emissão P = 3,4% linearmente paralela ao estiramento e anisotropia de fluorescência de r = 0,025 e amostras com estiramento L = 2Lo apresentaram P = 46,1% de emissão polarizada ao longo da direção de estiramento e uma anisotropia de fluorescência de r = 0,27. A emissão polarizada mostrou ser independente da temperatura. A anisotropia de fluorescência mostrou ser fortemente dependente do estiramento e da anisotropia para temperaturas acima de 340 K, temperatura característica de um inicio de transição de fase do PFO. / Photophysics processes in conjugated polymer are closely related with the molecular segments conformation. Conjugated polymers thin films has shown an intrinsic anisotropy due to the molecular segments conformation making this materials attractive in photophysics studies by its polarized emission when stimulated by light or biased. In this work, we correlated the photoluminescence spectra of a derivative PFO polymer thin films, namely poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) end capped with dimethylphenyl, with the molecular anisotropy. Mechanically stretched thin films undergo a molecular rearrangement process of inducing emission of light predominantly polarized in the direction of stretch. The stretching also causes an increase in the effective conjugation length of the molecular segments influencing the electron-phonon coupling. By ellipsometry technique, it was possible to determine the polarization states of light (by the Stokes parameters) and temperature dependent stationary photoluminescence measurements enabled us to get the electron-phonon coupling from the Franck-Condon principle. Measurements of photoluminescence excitation (PLE) have determined that the PL spectrum consists of spectral overlap of the two emitting species: the isolated and aggregated species. At low temperatures the PL emission peaks has presented well-defined as a result of PFO molecular dynamics favoring the emission of the isolated species. For temperatures above the transition beta temperature (270 K), the emission of aggregated species is favored, causing a possible energy transfer isolated to aggregate species. The stretching induces an increase in the conjugation length, reflected in the decreasing Huang-Rhys factor \'S IND. ISO\' POT. LO\'|140 K = 0,40 to non-stretched samples and \'S IND. ISO\' POT. 2Lo\'| 140 K = 0,19 for the sample with the highest draw ratio, making the spectrum more resolved. Unstretched samples under polarized excitation parallel to the stretching showed total polarized emission P = 3,4% linearly parallel to the stretching and fluorescence anisotropy of r = 0,025 and the L = 2Lo samples showed P = 46,1% of polarized emission along the direction of stretching and fluorescence anisotropy r = 0,27. The polarized emission was found to be independent of temperature. The fluorescence anisotropy was found to be strongly dependent of stretching rates and for temperatures above 340 K, a characteristic onset temperature of phase transition of the PFO.

Este trabalho tem como principais objetivos: desenvolver procedimentos sintéticos e novos materiais poliméricos que apresentem boa condutividade elétrica, estudar o comportamento eletro-óptico dos polímeros obtidos, desenvolver procedimentos para a construção de dispositivos eletroluminescentes, caracterizá-los e correlacionar as características eletro-ópticas observadas com a constituição da camada ativa polimérica. Foram realizadas diversas sínteses objetivando a preparação de polifluorenos com diferentes estruturas químicas a partir de monômeros difuncionais aromáticos boronados e bromados, utilizando uma mesma rota de acoplamento de Suzuki. Assim, foram preparados três polímeros, poli[2,7-(9,9-dioctilfluoreno)] (PF, polifluoreno), poli[1,4-fenileno-alt-2,7- (9,9-dioctilfluoreno)] [PFP, poli(fluoreno-fenileno)] e poli[(1,4-fenileno-2-flúor)-alt-2,7-(9,9- dioctilfluoreno)] [PFPF, poli(fluoreno-fenileno)fluorado]. Para obtenção destes polifluorenos com bom rendimento e com pureza adequada para a preparação de dispositivos poliméricos eletroluminescentes, foi necessário testar diversas condições de reação, até a otimização de um procedimento sintético robusto. Os polifluorenos preparados foram exaustivamente purificados por extração e solubilização-precipitação. Todos os polifluorenos tiveram a sua estrutura e composição químicas caracterizadas e confirmadas pelas técnicas de espectroscopia no infravermelho (FTIR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (¹HNMR) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX). As massas molares médias e a polidispersão foram determinadas por cromatografia de permeação em gel (GPC). Soluções em clorofórmio dos polifluorenos foram analisadas por espectroscopias de absorção e emissão no UV-Vis. Estes resultados nos forneceram informações importantes quanto às propriedades de fotoluminescência dos polifluorenos obtidos. Até o momento, sabe-se que todos os três polímeros emitem cor azul e dentre as três estruturas estudadas, o PFPF apresentou maior intensidade de fluorescência. Para a fabricação dos P-OLEDs (Diodos Orgânico-Polimérico Emissor de Luz) foram feitas soluções de clorofórmio em concentrações de 1% dos três tipos de polímeros. Também foi estudada a influência dos compostos ETL (electron transport layer) (Alq3 ou butyl-PBD) com concentrações de 0,5%. Quando aplicada uma tensão no dispositivo, o PFPF apresentou menor tensão de operação entre os polímeros estudados. A partir das curvas de tensão vs. corrente, verificou-se que a adição do butyl-PBD nos três tipos de polímeros diminui a tensão de limiar em comparação com os dispositivos sem composto ETL. Os comprimentos de onda de eletroluminescência dos dispositivos polarizados permaneceram constante mesmo com a adição dos dois compostos ETL (Alq3 ou butyl-PBD). / This work has as main objectives: develop synthetic procedures and new electroluminescent polymeric materials that have good electrical conductivity, study the behavior of polymer systems thus obtained, and develop procedures for the construction of electroluminescent devices, characterize them and correlate the photo- electrical behavior with the features of the constitutive active polymeric layer Several syntheses were performed aiming at preparing polyfluorenes with different structures from boronated and brominated difunctional aromatic monomers using a Suzuki coupling route. So far, three polymers were prepared, poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)] (PF, polyfluorene), poly[1,4-phenylene-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)] [PFP, poly(fluorenephenylene)] and poly[1,4-phenylene-2-fluoro)-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)] [PFPF, fluorinated poly(fluorene-phenylene)]. To obtain these polyfluorenos with good yield and purity suitable for preparing polymeric electroluminescent devices, it was necessary to test various reaction conditions and to optimize a robust synthetic procedure. The polyfluorenes prepared were thoroughly purified by extraction and solubilization-precipitation. All polyfluorenes have had their structures and chemical composition characterized and confirmed by infrared spectroscopy (FTIR), and hydrogen and carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy (¹HNMR and 13CNMR). The average molar masses and polydispersity were determined by gel permeation chromatography (GPC). Polyfluorenes in chloroform solutions were analyzed by the UV-Vis absorption and emission spectroscopy. These results provided us with important information regarding the photoluminescence properties of polyfluorenes thus obtained. Until now, it is known that all three polymers emit in the blue region and among the three structures, the PFPF has the highest fluorescence intensity. The construction of PLEDs was carried out from the chloroform solutions at concentrations of 1% for each of the all three types of polymers. The influence of an ETL (electron transport layer) compound (Alq3, PBD) was also studied, and its concentration was kept constant at 5% in the polymer solution. Tests of the devices under applied voltage have shown a higher stability for PFPF among all. From the voltage vs. current curves, it was possible to observe that the addition of PBD decreased the threshold voltage for the devices prepared from the three types of polymers. The wavelength of electroluminescence remained constant despite the addition of the ETL compound (Alq3 or butyl-PBD).

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 <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>spin-coating<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> a 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 (TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>) 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 <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>I<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>, largura da linha a meia altura <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>G<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>o<span style=\'color:black; language:PT-BR\'>, energia da transição puramente eletrônica <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>E<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e parâmetro de Huang-Rhys <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>S<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> variando 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, <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>G<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>o<span style=\'color:black; language:PT-BR\'>, <span style=\'color:black;font-style:italic; language:PT-BR\'>E<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e <span style=\'color:black;font-style:italic;language:PT-BR\'>S<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>. Com os filmes de PFO produzidos com o solvente tolueno foi observado que frações de fase <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>já 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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946; <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>é 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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>em filmes de PFO amorfo. Com relação aos filmes contendo a interface TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>/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 <span style=\'font-family:Symbol;color:black;language:PT-BR\'>±<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> 3) nm. Além disso, devido à alta fluência (~ 10<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>25<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> fótons/cm<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>s), 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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'>) <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>depositados sobre o TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>, somente os éxcitons das regiões amorfas migram até a interface do TiO<span style=\'color:black;language:PT-BR\'>2<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> e 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 <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";color:black;font-style:italic; language:EL\'>&#946;<span style=\'font-family:\"Times New Roman\"; color:black;language:EL\'> <span style=\'color:black;language:PT-BR\'>atuam 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 <span style=\'color:black;text-decoration:underline;language:PT-BR\'>+<span style=\'color:black;language:PT-BR\'> 0,5) nm.<span style=\'color:black; language:PT-BR\'> <![if !vml]> <![endif]> / In this work, we investigated the process of exciton dissociation and migration in ultra-thin films of poly (9,9 dioctilfluoreno) (PFO) with a thickness smaller than the typical radius of excitonic migration (10 nm) and near to organic and inorganic semiconductor interface. The PFO films were produced using the spin-coating technique from a PFO solution in chloroform and toluene. It is known that when using chloroform as solvent, the PFO films have an amorphous structure. Thus, it was possible to obtain films that have thicknesses smaller than the radius of the exciton migration qualities, which is ideal to study photophysical processes. These films were deposited on the titanium dioxide (TiO<span style=\'language:EN\'>2<span style=\'language:EN\'>) nanoparticles layer forming an organic/inorganic interface. Spectroscopic techniques such as fluorescence confocal microscopy (LSCM), fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM), continuous wave photoluminescence and time resolved and absorption spectroscopy were used in this study. First, the photoluminescence spectrum of PFO films were characterized by the dependence of the purely electronic transition intensity <span style=\'font-style:italic;language:EN\'>I<span style=\'language:EN\'>, full width at half maximum <span style=\'font-family:Symbol;language:EN\'>G<span style=\'language: EN\'>o<span style=\'language:EN\'>, purely electronic transition energy <span style=\'font-style:italic;language:EN\'>E<span style=\'language:EN\'> and Huang-Rhys parameter <span style=\'font-style:italic;language:EN\'>S <span style=\'language:EN\'>with the temperature. It was showed that the intensity can be described according to thermal activation of the exciton migration. Furthermore, the temperature introduces a thermal disorder affecting directly the conjugated segment length which is observed according to the parameters, <span style=\'font-family:Symbol;language:EN\'>G<span style=\'language: EN\'>o<span style=\'language:EN\'>, <span style=\'font-style: italic;language:EN\'>E<span style=\'language:EN\'> e <span style=\'font-style:italic;language:EN\'>S<span style=\'language:EN\'>. The PFO films produced with the solvent toluene analysis showed that the fractions of <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase are already induced and that this phase is not dispersed in the amorphous matrix. On the order hand, they are shaped domains formed by <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase molecules that are related to the PFO aromatic rings organization. It was also observed that the films with thickness smaller than 10 nm prepared using chloroform, the <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase is induced, which may be occurring due to the strong interaction observed between film and substrate. Other methods reported in the literature, such as toluene steam treatment and thermal cycles of cooling/heating were used to induce <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase in amorphous PFO films as well. The exciton dissociation at the interface in films containing TiO<span style=\'language:EN\'>2<span style=\'language:EN\'>/PFO interface were observed by reduction of photoluminescence intensity; and this same efficiency in ultra-thin films is higher than 90%. From these results, it was reported that the exciton migration radius in PFO is (13 <span style=\'font-family:Symbol;language:EN\'>±<span style=\'language:EN\'> 3) nm. Furthermore, effects of excitons annihilation in ultra-thin films were observed in the decay time radiative measurements due to high fluency (~ 10<span style=\'language:EN\'>25<span style=\'language:EN\'> photons/cm<span style=\'language:EN\'>2<span style=\'language:EN\'>s). Finally, in PFO films (with the <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase) deposited on the TiO<span style=\'language:EN\'>2 <span style=\'language:EN\'>just the exciton of amorphous regions migrates to the TiO<span style=\'language:EN\'>2<span style=\'language:EN\'> interface, which dissociates them. The thermal energy at room temperature promotes higher efficiency than the exciton dissociation at low temperatures (~ 5 K). However, even at room temperature, the <span style=\'font-family:\"Times New Roman\";font-style:italic;language:EN\'>&#946;<span style=\'language:EN\'> phase molecules act as the most important molecules to capture exciton, competing to the exciton dissociation process. These results conducted to conclude that the energy transfer radius in PFO is equal to (3.5 <span style=\'text-decoration:underline;language:EN\'>+<span style=\'language: EN\'> 0.5) nm. <![if !vml]> <![endif]>

<p>Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) are of special interest in current research due to their extraordinary mechanical, electronic and optical properties. Their unique structure, remarkable thermal and electrical conductivity, and high mechanical strength make SWNTs viable candidates for a wide range of device applications. However, pristine CNTs are not dispersible in most solvents, the main difficulties in CNT applications are related to their purification and solution-phase processing. In recent years, the supramolecular functionalization of SWNTs with conjugated polymers has received significant attention. Research within this field has been driven by the desire to find polymer structures that can selectively disperse certain nanotubes species with high efficiency.</p> <p>After a brief overview of the studies that are related to the investigation of the supramolecular interaction between various conjugated polymers and SWNTs (chapter 1), the synthesis of fluorene and thiophene-based conjugated polymers and their supramolecular complex formation properties with SWNTs are described (chapter 2, 3, 4, 5 and 6). In order to understand the effect that conjugated polymer structure has on formation of supramolecular complexes with SWNTs, various factors were investigated by: (1) altering the polymer backbone composition; (2) varying the polymer molecular weight; (3) introducing different solubilizing groups while the polymer backbone remained the same; (4) changing the polymer conformation. All of the resulting polymer-nanotube assemblies exhibit excellent solution stability in THF in the absence of excess unbound free polymer. The spectroscopic characterization of the polymer-SWNT complex materials indicated that the interaction between the conjugated polymers and SWNTs is strongly influenced by polymer structure.</p> <p>The interaction between a water soluble polythiophene derivative, poly[3-(3-N,N-diethylaminopropoxy)-thiophene] (PDAOT), and SWNTs is discussed in chapter 7. It is also demonstrated that the PDAOT-SWNT complexes form stable aqueous solutions that can be used for the fabrication of highly sensitive amperometric glucose biosensors.</p> / Doctor of Philosophy (PhD)