Desarrollo de nuevos materiales electropolimerizables con propiedades optoelectronicas

Abstract

El objetivo de esta Tesis Doctoral es el diseño, síntesis y caracterización de nuevos materiales y dispositivos optoelectrónicos orgánicos. Particularmente, se desarrollaron sistemas polímeros derivados del etilenodioxitiofeno (EDOT) y del fluoreno, modificados sintéticamente con grupos donores-aceptores de electrones y centros fluorescentes Se obtuvieron dos nuevos derivados del anillo electropolimerizable EDOT; uno de ellos fue funcionalizado con unidades pireno como centro emisor de luz (DNI). Esta molécula permitió la obtención de películas poliméricas por un proceso de electropolirnerización. La característica luminiscente del polímero fue descripta por la formación de excímeros de pireno. Además, se demostró que el material retiene la capacidad de transporte de huecos junto con una adecuada morfología, lo que convierte a DH1 en un excelente candidato para su uso en dispositivos optoelectrónicos. El segundo derivado electropolimerizable del EDOT sintetizado contiene unidades fulereno (DH9) y fue preparado fácilmente siguiendo procedimientos sintéticos estándares. Mediante estudios de espectroscopia de fotovoltaje superficial se demostró la capacidad de este material para generar estados de separación de cargas fotoinducidos cuando nanopartículas inorgánicas semiconductoras estaban depositadas sobre la película polimérica de DH9. Este hecho convierte al material en una estructura potencial para su aplicación en el diseño y desarrollo de celdas solares híbridas Por otra parte, se sintetizaron y estudiaron nuevos materiales derivados del anillo fluoreno funcionalizados con grupos donores-aceptores de electrones y grupos fluorescentes. Tres de ellos son copolímeros del fluoreno con unidades quinoxalina-naftalimida (Qx-NI) en la cadena principal. Los materiales obtenidos presentaron un alto grado de monodispersión, solubilidad en solventes orgánicos y adecuadas propiedades optoelectrónica para la posible aplicación en dispositivos como celdas solares y diodos orgánicos emisores de luz. La síntesis de estas NI-dionas abre un nuevo camino para modificar los núcleos acenaftenoquinoxalina para el diseño de nuevos materiales. Este es un de los primeros reportes de este tipo de copolímeros con unidades aceptoras NI en conjugación con Qx. Finalmente, el segundo derivado del fluoreno posee una conformación "spiro" y su estructura fue modificada con grupos trifenilamina como donores de electrones y grupos ciano como unidades aceptoras de electrones. Se demostró que la morfología y las propiedades optoelectrónicas de las películas electrodepositadas están fuertemente afectas por los procesos de electrodeposición, y estas pueden ser modificadas a través del control inteligente de las variables y condiciones electroquímicas. Luego de la optimización en los parámetros de polimerización electroquímica se obtuvo una película polimérica con una superficie homogénea, libre de defectos y con alta activada optoelectrónica. Esta película polimérica resultó compatible como una capa transportadora de huecos eficientes en un diodo orgánico emisor de luz.