Modelagem de Polímeros Semicondutores: Investigação Computacional das Barreiras Rotacionais e Estruturas Elétricas de Polímeros Doador-Aceptor

• Processo: 24/21911-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Florian Steffen Günther
• Beneficiário: Joabe Calçavara Marins de Miranda
• Instituição Sede: Instituto de Geociências e Ciências Exatas (IGCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Assunto(s): Eletrônica orgânica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: barreiras rotacionais | density functional based tight binding | Eletrônica Orgânica | polímeros doador-aceptor | Eletrônica orgânica

Resumo

Polímeros semicondutores têm grande potencial para uma variedade de aplicações eletrônicas devido à sua flexibilidade e propriedades ajustáveis, o que os torna adequados para dispositivos como células solares e transistores, e, mais importante, para novos tipos de dispositivos, como sensores eletroquímicos orgânicos e dispositivos termoelétricos. Para otimizar esses materiais, é essencial compreender suas propriedades geométricas em nível molecular, as quais podem ser analisadas por métodos baseados em mecânica quântica. O projeto aqui proposto visa avaliar as propriedades estruturais de polímeros doadores-aceptores compostos por diimida de naftaleno (NDI), tiofeno, tiazol e diketopirrolopirrol (DPP) por meio de density functional based tight binding (DFTB), uma abordagem simplificada e computacionalmente eficiente dentro da Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Os objetivos principais do estudo são analisar as barreiras de rotação e os orbitais de fronteira e como eles são influenciados pela funcionalização com cadeias laterais polares. As tarefas específicas incluem a geração e otimização de estruturas moleculares para formas oligoméricas e poliméricas, a avaliação das barreiras rotacionais e a análise dos efeitos de cadeias laterais polarizadas. Esses insights são cruciais para compreender os fatores que controlam o comportamento eletrônico em polímeros semicondutores funcionalizados. Além dos objetivos de pesquisa, o projeto busca introduzir o aluno à química quântica computacional, proporcionando treinamento no uso de softwares de modelagem, na configuração de arquivos de entrada e na interpretação de dados. Ademais, o trabalho proporcionará uma introdução ao campo multidisciplinar da eletrônica orgânica e construirá habilidades essenciais para futuros trabalhos científicos em um programa de pós-graduação.