Estudos sobre a síntese e aplicação de MOFs pirrolopirrólicos em dispositivos eletrônicos orgânicos

• Processo: 22/01566-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
• Pesquisador responsável: Luiz Carlos da Silva Filho
• Beneficiário: Luiz Carlos da Silva Filho
• Pesquisador Anfitrião: Mircea Dinca
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos
• Assunto(s): Síntese orgânica Ligantes orgânicos Estrutura metal-orgânica Dispositivos eletrônicos Células solares Perovskita
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Células solares de perovskitas | Dispositivos eletrônicos orgânicos | Rede Metal-orgânicas | Síntese de ligantes orgânicos | Sintese Orgânica

Resumo

O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos orgânicos tem recebido grande destaque no cenário científico mundial, por se tratar de dispositivos que apresentam um baixo custo para confecção e boa eficiência de conversão da energia solar em energia elétrica, amplificação de sinais elétricos, entre outras. Dentre as principais aplicações de compostos orgânicos em dispositivos eletrônicos podemos citar: células solares orgânicas (CSO), dispositivos orgânicos emissores de luz (OLEDs), transistores de efeito de campo orgânicos (OFETs), mostradores de informação flexíveis, cartões identificadores por radiofrequência (RFID), eletrônica têxtil e sensoriamento. O desenvolvimento de novos materiais para armazenamento e conversão de energia é urgente e necessário para alcançar uma economia de carbono e um desenvolvimento sustentável. Entre esses novos materiais, as redes metal-orgânicas (MOFs), uma classe de materiais porosos, ganharam grande atenção dos pesquisadores recentemente para a utilização em sistemas de armazenamento e conversão de energia, devido a estes apresentarem grandes áreas superficiais e a possibilidade da síntese controlada das estruturas, através da fácil modificação das estruturas dos ligantes orgânicos e dos íons metálicos, proporcionando controle no tamanho dos poros. Os MOFs quando aplicados em células solares de perovskita (CSP) promovem uma melhora na estabilidade dos dispositivos e aumentam a eficiência de conversão de energia solar em elétrica, devido principalmente à sua alta estabilidade química, térmica e hidrofobicidade. Por isso, a química orgânica sintética surge como uma excelente ferramenta para o desenvolvimento de novos ligantes que proporcionem melhoria no transporte de cargas e nas propriedades fotofísicas dos MOFs e dos dispositivos, também possibilitando através de modificações estruturais a melhoria de ligantes orgânicos já utilizados. Portanto, neste projeto de pesquisa propomos realizar um estudo para a obtenção de diferentes ligantes orgânicos derivados de tetra-aril-1,4-di-hidropirrol[3,2-b]pirrol que apresentem em suas estruturas grupos ácidos, o-diois, o-diaminas e o-tióis. Estes grupos favorecem a conjugação dos elétrons p do ligante orgânico com o átomo metálico, aumentando a densidade de carga e melhorando a condutividade elétrica dos MOFs. Após a síntese e caracterização dos ligantes, estes serão utilizados na síntese de MOFs utilizando diferentes átomos metálicos, como: Ferro, Zinco, Níquel e Cobre. A natureza do íon metálico influencia diretamente no transporte de carga e na densidade de carga nas redes metal-orgânicas e é fundamental para melhorias sistemáticas na condutividade elétrica desses materiais. Os MOFs sintetizados terão suas propriedades químicas, físicas e estruturais elucidadas, bem como, sua condutividade elétrica. Os MOFs que apresentarem as melhores características físicas, químicas e elétricas serão utilizados, na forma de filmes finos, para a confecção de células solares de Perovskita (CSP), verificando detalhadamente o efeito proporcionado pela inclusão do MOFs na eficiência e na estabilidade da CSP. (AU)