Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15608
metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Correlação entre transferência de energia e a polarização da luz absorvida ou emitida em polímeros luminescentes
Other Titles: Correlation between energy transfer and absorbed or emitted light polarization in luminescent polymers
metadata.dc.creator: Terézio, Eralci Moreira
metadata.dc.contributor.advisor1: Marletta, Alexandre
metadata.dc.contributor.referee1: Barbosa Neto, Newton Martins
metadata.dc.contributor.referee2: Duarte, José Leonil
metadata.dc.contributor.referee3: Patrocínio, Antonio Otavio de Toledo
metadata.dc.contributor.referee4: Serrano, Raimundo Lora
metadata.dc.description.resumo: Neste trabalho foi investigado a transferência de energia em diferentes sistemas poliméricos luminescentes correlacionando-os com a polarização da luz emitida ou absorvida. A correlação entre a polarização da luz analisada e os efeitos da transferência de energia foram investigadas com o auxílio da técnica de Elipsometria de Emissão, que é baseada na determinação dos parâmetros de Stokes. Analisando a polarização da luz emitida por um filme camada por camada de poli(p-fenilenovinileno)-dodecilbenzenosulfonico (PPV/DBS), observou-se que os filmes menos espessos apresentam maior polarização na emissão, apresentando maior ordenamento molecular. E, com o auxílio de dados de microscopia de força atômica (AFM) foi observado um crescimento nanoestruturado da superfície do filme polimérico. Variando controladamente a espessura dos filmes de PPV/DBS, com o auxílio das técnicas de AFM e fotoluminescência de excitação (PLE), foi possível determinar uma região de interface, denominada polímero/substrato, onde há forte influência do substrato sobre o polímero. Através dos espectros de PLE para os filmes de menor espessura foi possível observar que as transições são do tipo Frank-Condon, isto é, para esses filmes a transferência de energia via mecanismo Förster entre os segmentos conjugados deve ser menor como consequência da menor ativação térmica dos estados eletrônicos vibracionais. Dessa forma, foi possível determinar pela primeira vez a espessura da região de interface substrato/polímero (~40-50nm). Outro sistema estudado foi o polímero Poli(3-octiltiofeno) (P3OT). Os filmes de P3OT foram crescido pela técnica eletroquímica de cronocoulometria variando o dopante. A dopagem de um íon no filme polimérico favorece a emissão polarizada quando excitado com uma luz linearmente polarizada. Em princípio, filmes crescidos por eletroquímica são isotrópicos; no entanto, devido a dopagem esses filmes podem apresentar até ~30% de polarização na emissão. Este fato, que aparentemente é dúbio, é explicado em termos da transferência de energia, onde o dopante funciona como uma barreira para os portadores excitados. Além disso, comprovamos que a melhor condição de síntese ocorre para concentração de 0,1 M do eletrólito de suporte na solução eletrolítica. Finalmente, foi estudado uma estrutura do tipo doador-aceitador (DA), o poli [9,9 octil - 2,7 fluorenoilenovinileno alt - 4 ,7 - (di - 2,5 - tienil) -2 ,1 ,3 benzotiadiazol] (LaPPS37) onde os processos de transferência de energia são de fundamental importância para entender os mecanismos inter- e intramolecular dessas novas estruturas. Foi observado que os portadores fotoexcitados formam éxcitons nas espécies doadoras e transferem sua energia para os aceitadores em direções aleatórias, onde, a transferência do doador pode chegar à 81% do total de emissão. Assim, pela primeira vez, foi proposto um modelo fotofísico quantitativo dos processos de transferência de energia para estruturas DA. As informações discutidas neste trabalho devem ser consideradas no desenvolvimento de novos dispositivos, principalmente devido aos estudos da transferência de energia e sua correlação com a polarização da luz emitida, determinado por um único experimento, elipsometria de emissão, na determinação dos observáveis (ou parâmetros) de Stokes.
Abstract: In present work we correlated the energy transfer and the light polarization of emission or absorption of luminescent polymers. The correlation between the analyzed light polarization and energy transfer effects were supported by emission ellipsometry technique and Stokes´ theory to electromagnetic waves. Studying the emission of Layer-by-Layer Poly(p-phenylene vinylene)- dodecylbenzene sulfonic (PPV/DBS) films, we observed that thinner films have higher emission polarization degree with higher order. The Atomic Force Microscopy (AFM) analysis corroborate the behavior data showing the surface nanostructure. Controlling the film thickness and the results of Photoluminescence Excitation (PLE) and AFM experiments, it was possible to determine the thickness of interface polymer/substrate. Moreover, comparing the absorbance and PLE spectra we founded that the thinner films presented vertical Frank-Condon transitions. In the last case, the energy transfer probability via Förster processes decrease substatially due to the reduction of the active electronic-vibrational states. Thus, it was observed, first time, that the substrate/polymer interface region is ~40-50nm thick. Another system studied were the polymer poly(3-octhylthiophene) (P3OT). P3OT films were grown by chronocoulometry technique varying the dopant. The doping ion in a polymeric film favors polarized emission, when it was excited with linearly polarized light. In principle, films grown by electrochemistry are isotropic, however, due to the doping molecules the P3OT films provide up to ~30% of emission polarization. This fact apparently dubious is explained in terms of energy transfer, where the dopant acts as a barrier for excited carriers migration. As a result, we found that the best synthesis condition occurs at 0.1 M of supporting electrolyte concentration in the electrolytic solution; which it is in concordance of the literature. Finally, we studied the structure Acceptor-Donor (AD), poly[9,9 - octyl - 2,7 fluoreneylenevinylene - alt - 4 ,7 - (di - 2,5 - thienyl) - 2 ,1 ,3 benzothiadiazole] (LaPPS37), where energy transfer processes are fundamental important to understand the inter-and intramolecular mechanisms. It was observed that the photo-excited carriers form excitons in donor species and transfer energy to the acceptors in random directions. The percentage was evaluated the minimal of 81%. For the first time, we propose a quantify photophysical model to explain the energy transfer processes for AD structures. The information discussed in present work should be considered to develop new devices mainly due to energy transfer studies and their correlation with the polarization of the emitted light, determined by a single experiment, ellipsometry emission and the Stokes observable (or parameters).
Keywords: Transferência de energia
Polarização da luz
Polímeros conjugados
Semicondutores orgânicos
Interface
Estruturas DA
Energy transfer
Light polarization
Conjugated polymers
Organic semiconductors
Interface
DA structures
Energia - Transferência
Polarização (Luz)
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Física
Citation: TERÉZIO, Eralci Moreira. Correlation between energy transfer and absorbed or emitted light polarization in luminescent polymers. 2013. 129 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15608
Issue Date: 8-Mar-2013
Appears in Collections:PPGF - Doutorado em Física

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
EralciMoreira.pdf5.23 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.