A theoretical study of poly(p-phenylenes) and their cyclodextrin-based insaluted molecular wires

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  • Presentation type: Apresentação de Pôster / Poster Communications
  • Track: Computational Chemistry
  • Keywords: Conjugated polymers; HOMO-LUMO gap; Push-pull groups;

Authors:

  • 1 Departamento de Ciências Naturais / Campus Dom Bosco / Universidade Federal de São João del Rei
  • 2 Departamento de Ciências Naturais / Campus Dom Bosco / Universidade Federal de São João del-Rei
  • 3 Departamento de Ciências Naturais / Campus Dom Bosco / Universidade Federall de São João del Rei

A theoretical study of poly(p-phenylenes) and their cyclodextrin-based insaluted molecular wires

Paulo Henrique de Sousa Paulino

Departamento de Ciências Naturais / Campus Dom Bosco / Universidade Federal de São João del Rei

Abstract

Conjugated polymers have been shown as promising candidates in the electronic device fabrication.
Solubility is a fundamental requirement for this proper application of these materials.
An strategy to improve the solubility is the formation of inclusion complexes with cyclodextrins.
A theoretical study was carried out via Semiempirical and Density Functional Theory calculations.
HOMO-LUMO gaps were obtained before and after the encapsulation process of the PPP oligomers.
The conductive properties of PPPs are maintained when they are covered by cyclodextrin.

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Author

Paulo Henrique de Sousa Paulino

Olá Marcio, obrigado pelo comentário.

O band gap experimental dos polímeros conjugados varia em torno de 2,5 e 4 eV, portanto eles são geralmente classificados como isolantes ou semicondutores. No caso do PPP, o valor do gap experimental é de aproximadamente 3,2 eV. Os valores que foram apresentados são maiores pois estão relacionados a um oligômero do PPP com apenas 4 unidades monoméricas, o gap tende a diminuir com o aumento do número de meros na cadeia. 

Já em relação à dopagem, o mecanismo é diferente da dopagem de semicondutores inorgânicos. A teoria mais aceita é o mecanismo de condução baseado em defeitos conjugais, denominados polarons e bipolarons (íons radicais), aos quais está relacionado um distorção na cadeia polimérica que leva a formação de estados eletrônicos localizados no gap. Nesse caso, a dopagem é melhor compreendida como uma reação de oxirredução, em que os dopantes são aceptores ou doadores de elétrons e atuam como agentes de transferência de carga, tornado o polímero um íon polimérico.

Espero tem respondido suas perguntas e estou à disposição para outros questionamentos.

Author

Paulo Henrique de Sousa Paulino

Olá Ricardo, obrigado pelo comentário.

1) As estruturas dos oligômeros eu construí utilizando o HyperChem. Para a construção dos fios moleculares escolhemos o PPP com um número de meros igual a 4, pois a estrutura desse oligômero era a que melhor se encaixava na cavidade do tubo dimérico de beta-ciclodextrina. E utilizamos um tudo dimérico para diminuir o custo computacional. 

2) O método PM3 é bastante utilizado pelo nosso grupo de pesquisa, apresentando resultados satisfatórios. Além do mais, como o estudo envolveu apenas estruturas com átomos de C, H e O, o método PM3 é suficiente.

3) No caso, não estávamos interessados no valor extado da energia de transição eletrônica. Além do mais, também observamos que o valor de HOMO-LUMO gap para o oligômero contendo 20 unidades monoméricas está bem próximo do valor do band gap experimental do PPP. Essa parte do trabalho não deu para mostrar devido ao tempo de apresentação.

4) Acredito que sim.

5) Não cheguei a fazer, mas concordo que pode ser importante.

Espero ter respondido suas dúvidas e estou à disposição para outros questionamentos.