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This thesis describes the use of charge modulation spectroscopy to investigate the negative and positive charge-induced absorptions in conjugated semiconducting polymers as a way to experimentally compare the wavefunctions of electrons and holes. Interactions between light and charges including fluorescence quenching and photocurrent are also explored. Conjugated polymers have an electronic structure with an energy gap between the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO). In the neutral ground state, there are no optical transitions at photon energies lower than this gap. When an excess charge is added to a conjugated polymer, the charge couples with a local structural reorganisation forming a localised entity known as a polaron. The polaron has two new electronic states within the energy gap symmetrically spaced about the midgap energy. Typically two new optical transitions between the polaronic states are allowed and can be accessed with sub gap energies. In order to probe the sub gap polaron absorptions charges can be added by electrical injection. Electrical injection in a transistor configuration provides a controlled way to measure the absorption of a known number of charges in the solid state and without triplet or singlet absorptions complicating the spectra as observed in photo-induced absorption. By taking advantage of recently developed ambipolar transistors where both holes and electrons can be accumulated in the same device a comparison can be made between the negative and positive polaron wavefunctions. Two polyfluorene polymers were chosen as examples where quantum chemical calculations predict either the same or different wavefunctions for the electron and hole. Poly(9,9-di-n-octylfluorene) (F8) is a hydrocarbon-only polymer which is expected to have similar electron and hole wavefunctions, whereas the related co-polymer, poly(9,9-di-n-octylfluorene-alt-benzothiadiazole) (F8BT) is expected to have an electron wavefunction that is more localized that the hole. The ambipolar transistors used in this thesis are typified by a dominant contact resistance which introduces difficulties in the charge modulation spectroscopy experiment. New techniques for simultaneous electrical and optical characterisation are developed and new device structures and fabrication processes are introduced in order to overcome a number of artifacts and improve the accuracy of the measurement allowing quantitative comparisons to be made. The increase in transistor or diode current with energy gap illumination and the quenching of fluorescence in the presence of charges is also investigated and a new method for imaging charge trapping and device operation in transistors with luminescent semiconductors is introduced.

Orientador: Teresa Dib Zambon Atvars / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:38:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Domingues_RaquelAparecida_D.pdf: 6835134 bytes, checksum: cb024bd183c16c1ab7db85bee2dd72dc (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foram estudadas as propriedades fotofísicas de dois derivados de polifluoreno, F8BT e PFO-MEHPPV, visando determinar a influência de substratos sobre as mesmas. Os materiais na forma de filme foram depositados por spin coating em substrato de vidro e de vidro recoberto com ITO, sendo que as espessuras variaram de 50 nm a 600 nm, além de um filme preparado por casting com espessura de 50 ?m. As propriedades fotofísicas estudadas foram: os espectros de emissão, a largura à meia altura (FWHM) dos espectros, a posição do máximo de emissão da banda 0-0 em função da temperatura e a progressão vibrônica dos espectros de emissão. Para ambos os polímeros e dentro da faixa de espessura estudada foi verificado que a diminuição na espessura do filme causa também uma diminuição na temperatura de transição vítrea, sendo que abaixo de 450 nm o filme fino apresenta desvios de comportamento de bulk. O tipo de substrato não influenciou nas temperaturas de relaxação. Foi possível dividir os filmes de F8BT em dois grupos: espessuras de 52-185 nm que induzem maiores alargamentos inomogêneos e, portanto possuem ambientes cibotáticos heterogêneos para os fluoróforos inseridos na matriz; e espessuras maiores que 450 nm que possuem Tg maiores e menores alargamentos inomogêneos com ambientes mais homogêneos ao longo da matriz. Para o PFO-MEHPPV temos a relação que quanto maior a espessura, maior a Tg e maior o alargamento inomogêneo. Filmes mais espessos de PFO-MEHPPV encontram-se localmente menos organizados, e diferentemente do observado para os filmes de F8BT, o substrato estaria favorecendo algum grau de organização nos filmes em relação ao bulk. Medidas de tempo de vida de fluorescência foram utilizadas para estudar as interações nas interfaces do polímero orgânico com ITO e alumínio. A camada de alumínio foi considerada supressora para as diversas espessuras estudadas, e esta supressão foi atribuída aos processos de interferência, transferência de energia para o eletrodo metálico e difusão excitônica. O processo de interferência foi determinado através de modelo existente na literatura e sua menor contribuição ocorre em espessuras menores, nas quais os processos de transferência de energia são importantes. Com isso, foi possível concluir, a partir de todos os dados fotofísicos obtidos, que para espessuras acima de 450 nm os filmes deixam de ter comportamento de filme fino / Abstract: In this work, the influence of substrate on the photophysical properties of two polyfluorene derivatives, F8BT and PFO-MEHPPV was studied. The films were prepared by spin-coating solutions of the polymers, using glass and ITO coated glass as the substrates. The thickness was varied from 50 nm to 600 nm. A cast film with a thickness of 50 ìm was also prepared using both polymers. The photophysical properties of the two polyfluorene derivatives, F8BT and PFO-MEHPPV were studied using their emission spectra, the full width at half maximum (FWHM) of the spectra, the temperature dependence of the peak position of the 0-0 emission band and the vibronic progression of the emission spectra. For both polymers, F8BT and PFO-MEHPPV, as the film thickness decreased the glass transition temperature decreased. Below a film thickness of 450 nm, a deviation from bulk behavior was observed. It is also importante note that the substrate type did not affect the relaxation temperature. It was possible to classify the F8BT films into two groups. Those with thicknesses between 52 nm to 185 nm have shown greater inhomogeneous broadening and very heterogeneous cybotatic environments for the fluorophores, while those with film thicknesses greater than 450 nm have shown higher Tg values which induce lower inhomogeneous broadening. PFO-MEHPPV also has shown a similar trend. As the thickness of the film increased, a higher Tg was observed. However, thicker films of PFO-MEHPPV were observed to be less locally organized, in contrast to the F8BT films of the same thickness. This might be due to the substrate, which would favor some degree of organization in the films in comparison to the bulk material. Time-resolved PL measurements have also been used to characterize the interface interactions between the polymer film and ITO (polymer/ITO) or aluminum (polymer/aluminum). The aluminum layer acted as a quencher through an interference effect, energy transfer to the metal and excitonic diffusion. The interference effect was determined by using a model described in the literature however, it has a minimal effect in thinner films. The evidence gained from the photophysical measurements indicates that these films with thicknesses above 450 nm do not show thin film behavior / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Le sujet de cette thèse se situe dans le contexte de l'électronique organique à base de polymères conjugués et de nanotubes de carbone. Nous avons choisi la famille des polyfluorènes principalement en raison de leur émission dans le bleu, leur bon rendement quantique ainsi que pour la facilité avec laquelle on peut modifier leurs propriétés en greffant différents groupements fonctionnels sur la structure de base du fluorène. L'originalité des recherches effectuées au laboratoire concerne la structure des films électroluminescents que nous réalisons. Leur principe de fonctionnement repose sur l'utilisation de nanotubes de carbone en tant que film support pour le dépôt du polymère. Le travail réalisé au cours de cette thèse a principalement consisté à élaborer des films de polymères avec des épaisseurs et des taux de dopage contrôlés à la surface des nanotubes de carbone en optimisant les divers paramètres de synthèse électrochimique. Nous avons également utilisé des groupements fonctionnels pour améliorer les performances du polyfluorène et augmenter la compatibilité entre les couches polymère/nanotubes de carbone. Dans cette optique, nous avons mis en œuvre l'utilisation de différents outils pour la caractérisation des propriétés des films. Les propriétés intrinsèques des nanotubes de carbone ont donc pour effet de doper le polymère et d'améliorer le transport des charges au sein des couches tout en maintenant les performances de luminescence dans le bleu des polyfluorènes. / The subject of this thesis lies in the context of organic electronic based on conjugated polymers. We have chosen the class of polyfluorene mainly because of their blue emission, good quantum efficiency and possibility of modifying their properties by grafting side chain groups. The originality of our research relies upon the use of a particular devices structure. The structure of our electroluminescent films is based on the use of a thin layer of carbon nanotubes added to the structure of the emissive layer without involving any chemical modification.The work done in this thesis has mainly consisted of deposing polymer films with thicknesses and doping level controlled on the surface of carbon nanotubes by optimizing various parameters of the electrochemical synthesis. Functional groups have also been grafted on the side of chains in order to improve the performances of the polymer and to increase the compatibility between the polymer layer and the carbon nanotube dispersion. The use of carbon nanotubes should improve the charge carriers whitout quenching the photophysical properties of the polymers.

Due to their unique properties organic semiconductors may be used for various applications in organic optoelectronic devices: light emitting devices, lasers, field-effect transistors, photovoltaic cells and etc. Despite high perspectives of organic semiconductors they are still upstaged by their inorganic counterparts. Development of organic electronics requires better understanding of electrooptical properties of organic semiconductors and relationships between their structure and functions. The main goal of this thesis is a detailed investigation of ultrafast exciton and charge carrier processes in pure organic semiconductors and their blends with fullerene derivatives. Investigated organic or silicon organic semiconductors were poly-di-n-hexylsilane (PDHS), polyfluorenes F8BT and PSF-BT, merocyanine MD376. C60 fullerene and its derivative PCBM were used in blends. Ultrafast transient absorption, fluorescence, and integral mode photocurrent measurements were used for investigations. The investigation of PDHS nanocomposites revealed that PDHS incorporation into nanopores can be used for improvement of fluorescence properties. Formation of intramolecular charge transfer state was proposed for PSF-BT neat films. Charge transfer scheme of the formation of long-lived charge pair state in PSF-BT/PCBM blend was presented. The charge pair and free charge carrier generation scheme in merocyanine blends with fullerene derivatives were discussed in detail. Analysis of measurement... [to full text] / Dėl savo unikalių savybių organiniai puslaidininkiai gali būti plačiai pritaikyti įvairiuose optoelektroniniuose prietaisuose: organiniuose šviestukuose, organiniuose lazeriuose, organiniuose tranzistoriuose ir organiniuose šviesos elementuose. Visi šie pritaikymai yra galimi dėl organinių molekulių laidumo. Nepaisant didelių organinių puslaidininkių perspektyvų, jie vis dar yra nukonkuruojami neorganinių puslaidininkių. Pagrindinis šių tezių tikslas yra detaliai ištirti eksitonų ir krūvininkų dinamikos procesus grynuose organiniuose puslaidininkiuose ir jų mišiniuose su fulereno dariniais. Buvo matuoti organiniai ir silicio organiniai puslaidininkiai: poli-di-n-heksilsilanas (PDHS), polifluoreno dariniai F8BT ir PSF-BT, merocianinas MD376. Mišiniuose naudoti fulerenai buvo C60 ir jo darinys PCBM. Tyrimams buvo naudoti ultraspartūs skirtuminės sugerties, fluorescencijos ir integralinės fotosrovės matavimai. PDHS tyrimai atskleidė, kad neorganinės matricos sumažina nespindulinį relaksacijos kanalą. PDHS nanokompozitai gali būti naudojami polimero fluorescencijos savybių: stabilumo, kvantinio našumo pagerinimui. Polifluorenų F8BT ir PSF-BT grynų plėvelių tyrimų metu nustatyti eksitonų-eksitonų anihiliacijos ir eksitonų migracijos skirtumai. Vidumolekulinės krūvio pernašos būsenos formavimasis buvo pasiūlytas PSF-BT grynoms plėvelėms. Pristatyta ilgi gyvuojančių krūvininkų porų formavimosi schema PSF-BT/PCBM mišiniuose. Krūvio pernašos būsenų formavimasis buvo ištirtas... [toliau žr. visą tekstą]

Dėl savo unikalių savybių organiniai puslaidininkiai gali būti plačiai pritaikyti įvairiuose optoelektroniniuose prietaisuose: organiniuose šviestukuose, organiniuose lazeriuose, organiniuose tranzistoriuose ir organiniuose šviesos elementuose. Visi šie pritaikymai yra galimi dėl organinių molekulių laidumo. Nepaisant didelių organinių puslaidininkių perspektyvų, jie vis dar yra nukonkuruojami neorganinių puslaidininkių. Pagrindinis šių tezių tikslas yra detaliai ištirti eksitonų ir krūvininkų dinamikos procesus grynuose organiniuose puslaidininkiuose ir jų mišiniuose su fulereno dariniais. Buvo matuoti organiniai ir silicio organiniai puslaidininkiai: poli-di-n-heksilsilanas (PDHS), polifluoreno dariniai F8BT ir PSF-BT, merocianinas MD376. Mišiniuose naudoti fulerenai buvo C60 ir jo darinys PCBM. Tyrimams buvo naudoti ultraspartūs skirtuminės sugerties, fluorescencijos ir integralinės fotosrovės matavimai. PDHS tyrimai atskleidė, kad neorganinės matricos sumažina nespindulinį relaksacijos kanalą. PDHS nanokompozitai gali būti naudojami polimero fluorescencijos savybių: stabilumo, kvantinio našumo pagerinimui. Polifluorenų F8BT ir PSF-BT grynų plėvelių tyrimų metu nustatyti eksitonų-eksitonų anihiliacijos ir eksitonų migracijos skirtumai. Vidumolekulinės krūvio pernašos būsenos formavimasis buvo pasiūlytas PSF-BT grynoms plėvelėms. Pristatyta ilgi gyvuojančių krūvininkų porų formavimosi schema PSF-BT/PCBM mišiniuose. Krūvio pernašos būsenų formavimasis buvo ištirtas... [toliau žr. visą tekstą] / Due to their unique properties organic semiconductors may be used for various applications in organic optoelectronic devices: light emitting devices, lasers, field-effect transistors and photovoltaic cells and etc. Despite high perspectives of organic semiconductors they are still upstaged by their inorganic counterpart. The efficiency of electrooptical properties of organic semiconductors is tried to increase. The main goal of this thesis is a detailed investigation of ultrafast exciton and charge carrier processes in pure organic semiconductors and their blends with fullerene derivatives. Measured organic or silicon organic semiconductors were poly-di-n-hexylsilane (PDHS), polyfluorenes F8BT and PSF-BT, merocyanine MD376. Fullerenes used in blends were C60 and its derivative PCBM. Ultrafast transient absorption, fluorescence, and integral mode photocurrent measurements were used for investigations. The investigation of PDHS revealed that PDHS nanocomposites can be used for improvement of neat PDHS films fluorescence properties. The formation of intramolecular charge transfer state was proposed for PSF-BT neat films. Charge transfer scheme of the formation of long-lived charge pair state in PSF-BT/PCBM blend was presented. The formation of charge transfer states was explored in neat merocyanine films and blends with fullerene derivatives. The scheme of generation of charge pairs and free charge carriers in merocyanine blends with fullerene derivatives was discussed in... [to full text]

Orientador: Teresa Dib Zambon Atvars / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T04:00:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Quites_FernandoJunior_D.pdf: 4476724 bytes, checksum: ad6fd1bd74a45cdc5e9333e1f66da8c0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta Tese as propriedades foto e eletroluminescentes de diferentes polímeros conjugados foram abordadas: poli[(9,9-dioctilfluoreno-2,7-diil)-alt-co-(9,9-di-{5 f-pentanil}-fluoreno-2,7-diil)] (PFP) emissor na região do azul, poli[(9,9-dihexilfluoreno-2,7-diil)-alt-co-(bitiofeno)] (F6T2) emissor na região do verde e poli[2-metóxi-5(3 f,7 f-dimetiloctilóxi)1-,4-fenilenovinileno] (MDMO-PPV) emissor na região do vermelho. Primeiramente foram preparados materiais híbridos orgânico-inorgânico baseados em PFP e siliconas (polímeros de silício). Devido à presença de grupos vinílicos laterais na cadeia do PFP, estes foram ligados quimicamente às siliconas através da reação de hidrossililação produzindo dois tipos de siliconas: uma com menor grau (PDHS-PDVS-l-PFP-X) e outra com maior (PDHSS-PDVS-h-PFP-X) grau de reticulação. As propriedades fotofísicas destes materiais híbridos foram comparadas com o polímero PFP na forma de filme e em soluçõoes de THF e de diferentes polissiloxanos usados na reação de hidrossililação. Através de medidas de fotoluminescência no estado estacionário e medidas dinâmicas verificou-se que as cadeias de PFP estão desordenadas em solução e no filme fino e nas siliconas com menor grau de reticulação (PDHS-PDVS-l-PFP-X) independente da quantidade de PFP usada. Entretanto, nas siliconas híbridas com maior grau de reticulação (PDHSS-PDVS-h-PFP-X) uma fase cristalina, conhecida como fase a, foi formada. Além disso, nestes híbridos foram observados agregados emitindo em regiões de mais baixa energia quando a quantidade de PFP foi aumentada (PDHSS-PDVS-h-PFP-X, com X = 2 e 3). Portanto, a força dirigente para a formação da fase cristalina a pode ser pensada como uma combinação de interações p -p entre a cadeia principal planar do polímero e interações hidrofóbicas dos grupos laterais no ambiente mais confinado causado pelas cadeias das siliconas com maior grau de reticulação (PDHSS-PDVS-h-PFP-X). Após o estudo detalhado das propriedades fotofísicas do PFP tanto em solução como no estado sólido, blendas poliméricas baseadas neste polímero e no copolímero F6T2 foram preparadas. As investigações fotofísicas mostraram que há uma eficiente transferência de energia do doador PFP para o receptor F6T2 nestas blendas (PFP/F6T2). A transferência de energia se dá pelos processos não radiativo (mecanismo do tipo Förster) e radiativo. Foram também preparados diodos eletroluminescentes usando as blendas poliméricas de PFP/F6T2 como camada ativa (configuração do diodo ITO/PEDOT:PSS/blenda polimérica/Ca/Al) com a intenção de produzir dispositivos poliméricos emissores de luz branca (WPLEDs). Nestes dispositivos foi observada uma transferência de energia do PFP para o F6T2 e uma eficiente recombinação de cargas sendo favorecida nos domínios do copolímero F6T2, impossibilitando a preparação de WPLEDs empregando este dois componentes na mesma camada ativa. Como a preparação de WPLEDs foi comprometida usando blendas de PFP e F6T2, devido a eficiente recombinação de cargas nos domínios do F6T2, foi proposta uma metodologia empregando dois materiais poliméricos com propriedades de emissão de luz diferentes: um composto eletroluminescente, neste caso foi usado o PFP e outro composto fotoluminescentes (para isto foi escolhido o MDMO-PPV). Nesta metodologia foi construido um diodo EL baseado no polímero PFP (ITO/PEDOT/PSS:PFP/Ca/Al) que emitiu luz azul-esverdeada. Na face oposta deste dispositivo (onde há a saída de luz, substrato de quartzo/ITO) foi colocado um filme fino (depositado sobre um substrato de quartzo) do polímero MDMO-PPV. Este filme absorve na região da eletroemissão esverdeada do PFP, ou seja, a luz emitida pelo PFP e capaz de excitar as moléculas de MDMO-PPV, e ambos os componente emitem fazendo surgir uma emissão de luz branca. A cor branca foi confirmada pela coordenada de cromaticidade CIE (x = 0.35 e y = 0.31). / Abstract: In this work the photo and electroluminescent properties of the different conjugated polymers were investigated: poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-alt-(9,9-di(pent-4-en-1-yl)fluorene-2,7-diyl)]) (PFP) blue emitter, poly [(9,9-dihexilfluoreno-2 ,7-diyl)-alt-co-(bithiophene)] (F6T2) green emitter and poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene] ( MDMO -PPV ) red emitter. Firstly, we prepared organic-inorganic hybrid materials based on silicones and PFP polymer. The presence of vinyl moieties in the side chain of PFP react with Si-H groups of the silicone by the hydrosilylation producing two types of silicones: with lower (PDHS-PDVS-l-PFP-X) and higher (PDHSS-PDVS-PFP-h-X) crosslinking degree. The photophysical properties of these hybrid materials were compared with PFP polymer in film form and in the solutions of THF and of the different polysiloxanes used in the hydrosilylation reaction. Based on the steady-state and dynamic photoluminescence data, PFP chains are disordered in solutions, in the film and in the silicones with a lower degree of crosslinking (PDHS-PDVS-l-PFP-X) independent of the amount of PFP used. Nevertheless, in the hybrids with a higher degree of crosslinking (PDHSS-PDVS-PFP-h-X) the crystalline a-phase of the polyfluorene was formed. Aggregates emitting in longer wavelengths are only formed when other crystalline phases are present in PDHSS-PDVS-h-PFP-X (X = 2 and 3) silicones. The driving force for this formation is probably a combination of p - p interaction between the planar backbone and the hydrophobic interactions of the lateral groups in the poor solvent in a more confined environment such as brittle PDHSS-PDVS-h-PFP. After detailed study of the photophysical properties of PFP both in solution and in the solid state, polymer blends based on this polymer and in the F6T2 copolymer were prepared. The photophysical investigations showed that there is an efficient energy transfer from the donor (PFP) to the acceptor (F6T2) in these blends (PFP/F6T2). The energy transfer occurs by non-radiative process (Förster-type mechanism) and radiative. Electroluminescent diodes were also studied using polymer blends of PFP/F6T2 as active layer (device configuration: ITO/PEDOT:PSS/polymer blend/Ca/Al) with the intention of produce white polymer light-emitting diodes (WPLEDs). In these diodes was also observed an efficient energy transfer from the PFP to F6T2, and the charge recombination was favored in the dominions of the F6T2 copolymer. The higher transfer energy from donor to acceptor in these diodes compromised the blue light and the withe light using this polymer in the same active layer do not produced. Thus, white-emitting electroluminescent diode was obtained with a single layer of an electro-active greenish component (PFP) and an external photoluminescent (PL) red-emitting material (MDMO-PPV), in a diode configuration of ITO/PEDOT-PPS/PFP/Ca/Al//MDMO-PPV. A thin film of this PL component was deposited onto a glass plate and mounted on the opposite face of a glass/ITO substrate. The MDMO-PPV polymer electronic absorption matches the greenish electroemission of the PFP. The white color, based on the CIE color coordinates (x = 0.35 e y = 0.31), was obtained by the red emission of the external MDMO-PPV film and the blue-greenish EL emission from the formed PFP diode. White emission was produced by adjusting the absorbance of the layer thickness and the blue-greenish component until it reached the CIE white coordinates. / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Quimica

Nesta dissertação foram investigadas as propriedades ópticas e estruturais em filmes ultrafinos e de um sistema de moléculas isoladas de poli (9,9 dioctilfluoreno) (PFO). As amostras poliméricas foram produzidas sobre substrato de quartzo empregando a técnica de spin-coating a partir de soluções de PFO em clorofórmio. Através desse método foi possível obter filmes extremamente finos e moléculas isoladas, com boas condições para o estudo de processos fotofísicos. Técnicas espectroscópicas, tais como, microscopia confocal de fluorescência (LSMC), espectroscopia de absorção UV/Vis, bem como espectroscopia de fotoluminescência foram utilizadas neste trabalho. Inicialmente, o método de preparação dos filmes através de sucessivas diluições foi avaliado pelos espectros de absorção mostrando que é possível obter informação da absorção molecular por medidas de absorbância em condições extremas de baixa diluição. Medidas de fotoluminescência a baixa temperatura de 5 K mostraram que a fase &#946; pode ser induzida em filmes ultrafinos de PFO em clorofórmio. Através da técnica de microscopia confocal foi realizada a sondagem de um pequeno conjunto molecular considerado neste trabalho como sistema de molécula isolada, no qual permitiu um melhor entendimento sobre os mecanismos associados à tensão e/ou a organização da cadeia polimérica (fase planar &#946; e fase não planar), induzida pelo substrato, que afeta fortemente as propriedades de emissão. Emissões foram resolvidas pela primeira vez em moléculas isoladas entre as energias da fase &#946; e da fase não planar que foram associadas a perturbações da estrutura planar por conformações primárias da cadeia, como dobras e torções distribuídas ao longo da cadeia. Além disso, moléculas isoladas de PFO sobre o substrato de quartzo possuem a estrutura da fase &#946; congelada à temperatura ambiente. Esta estrutura é perturbada pelas vibrações atômicas do substrato que alargam a linhas de emissão, sem quebrar a conformação ordenada rígida imposta pelo substrato. Além disso, foi possível comparar as propriedades como eficiência da emissão e migração do estado excitado entre filmes ultrafinos e em moléculas isoladas. / Optical and structural properties of ultrathin films and isolated molecules of poly (9,9 dioctylfluorene) (PFO) are investigated in this work. The polymeric films were produced on top of quartz substrate by spin-coating technique from PFO chloroform solutions having different dilutions. Through this method it was possible to obtain extremely thin films (<10 nm) and isolated molecules, with suitable quality that allowed the study of photophysical processes at molecular level. We employed three spectroscopic techniques to characterize such ultrathin films, namely, confocal fluorescence microscopy (LSMC), UV/Vis absorption spectroscopy and temperature dependent photoluminescence spectroscopy. The spincoated films were initially prepared though successive dilutions in PFO/CHCl3 solutions. We demonstrate that it is possible to obtain information of the molecular structure by using absorbance measurements under extreme conditions of low molecular dilution. Measurements of photoluminescence at low temperatures (5 K) showed that the phase &#946; may be induced in ultrathin films of PFO in chloroform. Using confocal microscopy we probed a small molecular assembly considered in this work as an isolated molecule system, which allowed to understand of mechanisms associated with stress and/or the organization of the polymer chain (phase planar &#946; and phase non-planar), induced by the substrate, which strongly affects the emission properties. Emissions in isolated molecules have been resolved for the first time between the energies of the &#946; phase and the amorphous phase that were associated to perturbations of the planar structure by primary chain conformations, such as folds and twists distributed along the chain. In addition, PFO isolated molecules have frozen &#946; phase structure at room temperature on the quartz substrate. This structure is disturbed by the atomic vibrations of the substrate that broaden the emission lines without breaking the ordered conformation imposed by the rigid substrate. Moreover, it was possible to compare the properties of the efficiency emission and excited state migration between ultrathin films and isolated molecules.

Nesta dissertação foram investigadas as propriedades ópticas e estruturais em filmes ultrafinos e de um sistema de moléculas isoladas de poli (9,9 dioctilfluoreno) (PFO). As amostras poliméricas foram produzidas sobre substrato de quartzo empregando a técnica de spin-coating a partir de soluções de PFO em clorofórmio. Através desse método foi possível obter filmes extremamente finos e moléculas isoladas, com boas condições para o estudo de processos fotofísicos. Técnicas espectroscópicas, tais como, microscopia confocal de fluorescência (LSMC), espectroscopia de absorção UV/Vis, bem como espectroscopia de fotoluminescência foram utilizadas neste trabalho. Inicialmente, o método de preparação dos filmes através de sucessivas diluições foi avaliado pelos espectros de absorção mostrando que é possível obter informação da absorção molecular por medidas de absorbância em condições extremas de baixa diluição. Medidas de fotoluminescência a baixa temperatura de 5 K mostraram que a fase &#946; pode ser induzida em filmes ultrafinos de PFO em clorofórmio. Através da técnica de microscopia confocal foi realizada a sondagem de um pequeno conjunto molecular considerado neste trabalho como sistema de molécula isolada, no qual permitiu um melhor entendimento sobre os mecanismos associados à tensão e/ou a organização da cadeia polimérica (fase planar &#946; e fase não planar), induzida pelo substrato, que afeta fortemente as propriedades de emissão. Emissões foram resolvidas pela primeira vez em moléculas isoladas entre as energias da fase &#946; e da fase não planar que foram associadas a perturbações da estrutura planar por conformações primárias da cadeia, como dobras e torções distribuídas ao longo da cadeia. Além disso, moléculas isoladas de PFO sobre o substrato de quartzo possuem a estrutura da fase &#946; congelada à temperatura ambiente. Esta estrutura é perturbada pelas vibrações atômicas do substrato que alargam a linhas de emissão, sem quebrar a conformação ordenada rígida imposta pelo substrato. Além disso, foi possível comparar as propriedades como eficiência da emissão e migração do estado excitado entre filmes ultrafinos e em moléculas isoladas. / Optical and structural properties of ultrathin films and isolated molecules of poly (9,9 dioctylfluorene) (PFO) are investigated in this work. The polymeric films were produced on top of quartz substrate by spin-coating technique from PFO chloroform solutions having different dilutions. Through this method it was possible to obtain extremely thin films (<10 nm) and isolated molecules, with suitable quality that allowed the study of photophysical processes at molecular level. We employed three spectroscopic techniques to characterize such ultrathin films, namely, confocal fluorescence microscopy (LSMC), UV/Vis absorption spectroscopy and temperature dependent photoluminescence spectroscopy. The spincoated films were initially prepared though successive dilutions in PFO/CHCl3 solutions. We demonstrate that it is possible to obtain information of the molecular structure by using absorbance measurements under extreme conditions of low molecular dilution. Measurements of photoluminescence at low temperatures (5 K) showed that the phase &#946; may be induced in ultrathin films of PFO in chloroform. Using confocal microscopy we probed a small molecular assembly considered in this work as an isolated molecule system, which allowed to understand of mechanisms associated with stress and/or the organization of the polymer chain (phase planar &#946; and phase non-planar), induced by the substrate, which strongly affects the emission properties. Emissions in isolated molecules have been resolved for the first time between the energies of the &#946; phase and the amorphous phase that were associated to perturbations of the planar structure by primary chain conformations, such as folds and twists distributed along the chain. In addition, PFO isolated molecules have frozen &#946; phase structure at room temperature on the quartz substrate. This structure is disturbed by the atomic vibrations of the substrate that broaden the emission lines without breaking the ordered conformation imposed by the rigid substrate. Moreover, it was possible to compare the properties of the efficiency emission and excited state migration between ultrathin films and isolated molecules.