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http://ciqa.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1025/731| ESTUDIO DE LAS TRANSFERENCIAS DE CARGA Y ENERGIA EN PIGMENTOS “BODIPY Y PERILENO” PARA APLICACIONES OPTOELECTRÓNICAS | |
| CELIN LOZANO PEREZ | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Doctorado en tecnología de polímeros | |
| El desarrollo de materiales orgánicos optoelectrónicos ha tenido un auge en los últimos años debido a su aplicación en celdas solares, diodos emisores de luz, sensores, fotodetectores, entre otros. La selección de los materiales semiconductores orgánicos que actúen como donadores y aceptores junto con su interacción en procesos de transferencia de energía fotónica y de electrones fotoinducida es un proceso altamente relevante que requiere de su entendimiento. En este contexto, el trabajo de investigación doctoral aborda la síntesis de dos familias de tríadas con grupos D y A del tipo push-pull alternando los arilos: 1,3,5,7-tetrametil-8-fenil-4,4-difluoroboradiazaindaceno (BODIPY), el perileno bisimida y el 3-hexil-tiofeno con un enfoque para aplicaciones en celdas solares. Las macromoléculas sintetizadas se caracterizaron químicamente mediante 1H, 13C DEPTQ-135, HSQC y HMBC de Resonancia Magnética Nuclear (RMN), espectrometría de masas de alta resolución (MALDI-TOF/TOF), fotofísicamente: por absorción UV-vis, fluorescencia dinámica y estática, electrónicamente mediante voltametría cíclica y de onda cuadrada. Todos los resultados de RMN, fotofísica y de electroquímica fueron modelizados a fin de tener una mejor explicación de los fenómenos participantes, mediante cálculos de química computacional DFT y CC. Las triadas tiofeno-BODIPY-tiofeno sintetizadas vía reacción de Suzuki-Miyaura (BDBiTF y BDBiTF-Br) presentan alta absorción y emisión de fotones (ε ~ 104 M-1, cm-1 Φ ~ 75% y τ ~ 4 ns) asociada a la transición del estado basal al primer estado excitado S1. Los potenciales de oxidación (Eoxi ~ 0.80 V) y reducción (Ered ~ -1.3 V) indican que son valores adecuados para que sean moléculas donadoras de electrones. En contraste, las triadas con triples enlaces sintetizadas vía reacción de Sonogashira (BDETF y BDETF-Br) presentaron propiedades fotofísicas de emisión atenuadas (ε ~ 104 M-1 cm-1, Φ ~ 20% y τ ~ 2 ns) pero con desplazamientos batocrómicos atribuidos a la extensión en la conjugación π y a la presencia de rotámeros. Los estudios de dinámica de reorientación molecular en BDETF y BDETF-Br mediante el cálculo del tiempo de relajación longitudinal (T1), por RMN, y específicamente de los núcleos de 1H y 13C, revelaron que estas macromoléculas presentan dos ejes de rotación, siendo el principal, el de rotación a través del grupo meso-fenilo, donde se observó además un movimiento anisotrópico en las moléculas con el fenilo en rotación libre. La determinación de los orbitales frontera HOMO y LUMO mediante electroquímica permitió plantear un diagrama de energía que confirma el uso de estos materiales para desarrollar celdas solares orgánicas. Por otra parte, de la reacción de la triada BDBiTF con perileno diimida se obtuvieron los sistemas multicromofóricos: mPFBD y BiPFBD. Las propiedades espectroscópicas y electroquímicas de ambas macromoléculas presentaron transferencia de energía fotónica del tipo Föster (FRET) en donde el donador de fotones es el perileno y el aceptor es el segmento BDBiTF. Además, para ambas macromoléculas la transferencia de carga fotoinducida (PET) es termodinámicamente favorable en disolventes polares siendo BDBiTF el donador de electrones. En general en este trabajo se demostró que la funcionalización de moléculas BODIPY acopladas a perileno(s) pueden modular las propiedades optoelectrónicas y en particular favorecer los mecanismos de transferencia de energía fotónica y de electrones, los cuales son procesos fundamentales para su potencial aplicación en celdas solares orgánicas. | |
| 2023-03 | |
| Tesis de doctorado | |
| QUÍMICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis de Doctorado |
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| Tesis DTP Celín Lozano Pérez.pdf | 96.31 kB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |