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Título: Síntese e caracterização de Yariv modificado e de nanopartículas de ouro para aplicação em dispositivos fotovoltaicos
Título(s) alternativo(s): Synthesis and characterization of modified Yariv dnd gold nanoparticles for application in photovoltaic devices
Autor(es): Pádua, Rafael Guiotti de
Orientador(es): Silva, Marco Aurélio Toledo da
Palavras-chave: Nanopartículas
Ouro - Síntese
Dispositivos optoeletrônicos
Nanoparticles
Gold - Synthesis
Optoelectronic devices
Data do documento: 25-Ago-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: PÁDUA, Rafael Guiotti de. Síntese e caracterização de Yariv modificado e de nanopartículas de ouro para aplicação em dispositivos híbridos. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2023.
Resumo: O objetivo principal deste trabalho consistiu em sintetizar e caracterizar o reagente Yariv. Este foi modificado com o intuito de torná-lo solúvel em solvente apolar e melhor doador de elétrons. Foram também sintetizadas nanopartículas de ouro (AuNP´s) a partir de uma solução de semente e outra de crescimento. Para a caracterização, foram utilizadas as técnicas de Espectroscopia na região Ultravioleta-visível (UV-Vis), Difração de Raios – X (DRX), Fotoluminescência (PL), Fotoluminescência com Resolução Temporal (PLRT), Eficiência Quântica de Fotoluminescência (PLQY) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Foi empregado também, com a finalidade de comparação, um método computacional que permitiu contrastar as caracterizações. Houve uma busca por uma futura utilização do composto para camada ativa em um dispositivo fotovoltaico, juntamente com o polímero Poli[(9,9-dioctil-fluorenil-2,7-diil)-co-(1,4-benzo[2,1,3]-tiadiazol)] F8BT e AuNP’s. Foram formadas nanopartículas de ouro alterando-se a morfologia (nanoesferas e nanobastões) dada a concentração de nitrato de prata (AgNO3) adicionada na fase de crescimento das partículas, com tamanho médio do cristalito de 15 nm. Foi mostrado a ocorrência de ressonância plasmônica quando inserido na solução de PEDOT:PSS. O valor calculado do gap HOMO-LUMO para as moléculas de Yariv foi de 3,87 eV para o neutro e 3,76 eV para o elétron-doador. O cálculo de eficiência de transferência de energia mostrou uma eficiência de 34,1% na transferência do F8BT para o Yariv. Assim, a síntese e caracterização do reagente Yariv Neutro e Elétron-doador obteve o resultado esperado, possibilitando seu propósito de uso na camada ativa de um dispositivo optoeletrônico híbrido.
Abstract: The main objective of this work was to synthesize and characterize the Yariv reagent. This has been modified to make it soluble in nonpolar solvent and a better electron donor. Gold nanoparticles (AuNP's) were also synthesized from a seed and growth solution. For the characterization, the techniques of Spectroscopy in the Ultraviolet-Visible region (UV-Vis), X-Ray Diffraction (XRD), Photoluminescence (PL), Time Resolution Photoluminescence (PLRT), Quantum Photoluminescence Efficiency (PLQY). and Nuclear Magnetic Resonance (NMR). A computational method was also used, with the purpose of comparison, to contrast the characterizations. A future use of the compound for the active layer in a photovoltaic device was sought, together with the polymer Poly[(9,9-dioctyl-fluorenyl-2,7-diyl)-co-(1,4-benzo[2, 1,3]-thiadiazole)] F8BT and AuNP's. The gold’s nanoparticles were formed by changing the morphology (nanospheres and nanorods) given the concentration of silver nitrate (AgNO3) added in the particle growth phase, with an average crystallite size of 15 nm. Plasmonic resonance has been shown to occur when inserted into PEDOT:PSS solution. The calculated value of the HOMO-LUMO gap for the Yariv molecules was 3.87 eV for the neutral and 3,76 eV for the electron donor. The energy transfer efficiency calculation showed a transfer efficiency of 34,1% from F8BT to Yariv. Thus, the synthesis and characterization of the Yariv Neutral and Electron-donor reagent obtained the expected result, enabling its purpose of use in the active layer of a hybrid optoelectronic device.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32854
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