Controle de estrutura-propriedade em filmes de quantum dots de perovskita dirigidos por copolímero em bloco para dispositivos emissores de luz de próxima geração

• Processo: 25/09091-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Ana Flávia Nogueira
• Beneficiário: Daniela de Morais Zanata
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Empresa: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química (IQ)
• Vinculado ao auxílio: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país, AP.PCPE
• Assunto(s): Pontos quânticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Block copolymers | light-emitting devices | Metal Halide Perovskites | quantum dots | Structure-property control | perovkitas de haletos metálicos

Resumo

O avanço dos dispositivos optoeletrônicos baseados em quantum dots de perovskita (PQDs) tem sido significativamente limitado por desafios relacionados à instabilidade ambiental, cristalização descontrolada e controle morfológico restrito em filmes finos. Superar essas limitações é essencial para viabilizar diodos emissores de luz (LEDs) de alto desempenho e durabilidade, além de expandir a viabilidade comercial dos materiais de perovskita. Este projeto propõe uma estratégia inovadora, de abordagem bottom-up, que aproveita o comportamento de auto-organização de copolímeros em bloco anfifílicos (BCPs) para direcionar a cristalização controlada, a organização espacial e a estabilização de PQDs em filmes híbridos nanoestruturados.Ao projetar uma biblioteca de BCPs com blocos ionofílicos-hidrofóbicos, onde o bloco ionofílico se coordena seletivamente com os precursores de perovskita, o projeto busca obter controle preciso sobre a nucleação, o crescimento e o confinamento dos PQDs em escala nanométrica. Será realizada uma triagem abrangente das arquiteturas dos BCPs para identificar funcionalidades químicas e composições de bloco ideais que promovam a dispersão uniforme dos PQDs, maior fotoluminescência e resistência à umidade, oxigênio e degradação térmica.A influência da morfologia em nanoescala no desempenho optoeletrônico será explorada sistematicamente por meio da variação da fração volumétrica do bloco ionofílico, acessando estruturas auto-organizadas distintas, como micelas esféricas, domínios cilíndricos e fases lamelares. Técnicas avançadas de caracterização, incluindo SAXS, TEM, AFM, PL, trPL, XPS e nano-FTIR, serão empregadas para correlacionar a estrutura do polímero, a organização dos domínios e a distribuição dos PQDs com o comportamento fotofísico e a estabilidade dos dispositivos.Os filmes híbridos otimizados de BCP/PQD serão integrados em protótipos de LEDs para avaliar métricas de desempenho chave, como luminância, pureza de cor, eficiência quântica externa (EQE) e durabilidade operacional. Espera-se que esta pesquisa estabeleça relações robustas entre estrutura, propriedade e desempenho, orientando o design racional de nanomateriais híbridos para dispositivos optoeletrônicos de próxima geração.Além de suas contribuições científicas, este projeto apoia os esforços globais de sustentabilidade ao promover tecnologias de LED duráveis e com alta eficiência energética. Ao viabilizar a fabricação escalável e ecológica de dispositivos estáveis baseados em PQDs, os resultados contribuirão para a redução do consumo de energia, minimização do impacto ambiental e avanço de soluções inovadoras em materiais dentro da indústria optoeletrônica. (AU)