Modelo atomístico para transporte eletrônico em sistemas orgânicos desordenados

• Autor(a) principal: Amazonas, Járlesson Gama
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-25032013-140809/
• topic: amorfo; amorphous; atomistic; atomístico; film; filmes; organic; orgânico; tranport; transporte

Polímeros conjugados apresentam muitas propriedades interessantes para utilização como camada ativa em, por exemplo, dispositivos emissores de luz, e transistores de efeito de campo. Os processos na camada ativa são entretanto de difícil modelagem teórica, o que dificulta também o desenho de dispositivos. A dificuldade tem origem na morfologia do material: amorfo, composto de cadeias longas e possivelmente enoveladas, assim uma boa descrição estrutural é necessária para descrever o mecanismo de transporte eletrônico. Nos procedimentos mais comuns o transporte é simulado sem ligação clara com as características atomísticas do material em questão. Neste trabalho optamos por modelar o transporte eletrônico em filmes poliméricos através de uma Equação Mestre Estocástica (EME) não linear utilizando a formulação de Bässler-Miller- Abrahams para a taxa de transição eletrônica. Nossa modelagem porém inclui a simulação de filmes realísticos, a partir de modelos atomísticos construidos por Dinâmica Molecular Clássica (DMC), e a obtenção de todos os parâmetros necessários para escrever a taxa de transição a partir de cálculos quânticos de primeiros princípios. Para cada filme, foram selecionadas \"imagens\" no decorrer do tempo da DMC e para cada uma dessas, através de cálculos explícitos de ângulos e distâncias inter-sítios, construida a rede topológica de conectividades (com a respectiva taxa de transição). Para isto, foi necessária reparametrização do Campo de Forças Universal com respeito à interação não ligada de energia. Além disso, a partir de cálculos quânticos de primeiros princípios, para todos os parâmetros necessários para a EME: comprimento de conjugação, energias de sítio e integrais de transferência. Estudamos sistemas oligoméricos de para-fenileno-vinileno (PPV), cristalinos e amorfos. Obtivemos a mobilidade de portadores para diferentes filmes de PV (cristal de \'P IND. 5\'\'V IND. 4\', amorfos de \'P IND. 3\'\'V IND. 2\' e \'P IND. 26\'\'V IND. 25\'), com várias imagens para um mesmo filme, representando o comportamento a uma determinada temperatura, e ainda com diferentes concentrações de portadores: vemos claramente a necessidade de obtenção de valores médios para todas as quantidades relevantes. A metodologia proposta se mostrou capaz de incorporar o efeito das características morfológicas do material, e nossos resultados estão em boa concordância, qualitativa e quantitativamente, com resultados experimentais para sistemas símiles.