DETERMINAÇÃO DO GRAU DE POLIMERIZAÇÃO DE PPVs ATRAVÉS DE VALORES DE BAND GAP

Laura O. Péres(PG)^1*, Eduardo L. de Sá(PQ)², Jonas Gruber(PQ)³, Francisco C. Nart(PQ)¹

¹Departamento de Físico-Química - Instituto de Química de São Carlos - USP – SP

²Departamento de Química – Universidade Federal do Paraná - PR

³Departamento de Química Fundamental - Instituto de Química - USP – SP

^*laura@iqsc.sc.usp.br

Palavras-chave: PPV, propriedades eletrônicas, cálculos quânticos

Introdução

Os polímeros, em especial aqueles que apresentam cadeias carbônicas conjugadas, tal como o poli(fenileno-vinileno) (PPV), são materiais interessantes devido às suas aplicações como em dispositivos opto-eletrônicos [1,2].

Cálculos quânticos cada vez mais têm sido utilizados para auxiliar a interpretação de resultados experimentais. Com relação ao PPV, os principais trabalhos teóricos baseiam-se em cálculos de mecânica quântica, empregando-se métodos semi-empíricos [3], objetivando a determinação da lacuna de energia (band gap) existente entre a banda de condução e de valência. O objetivo deste trabalho é correlacionar o tamanho da cadeia polimérica com o valor de lacuna de energia HOMO-LUMO para os isômeros orto e para do PPV.

Métodos

Os polímeros poli(p-fenileno vinileno) (p-PPV) e poli(o fenileno vinileno) (o PPV) foram sintetizados potenciostaticamente através da redução catódica de compostos a,a,a’ a’-tetrabromados sobre eletrodo de mercúrio. O valor de seu band gap foi determinado experimentalmente pela técnica de UV-Vis e teoricamente por meio de cálculos de mecânica quântica em nível semi-empírico (parametrização INDO/S). Medidas de GPC foram realizadas para se determinar a distruibuição de massas molares nas amostras.

Resultados

Os resultados de GPC mostraram uma massa molar ponderal média de 720 (7 monômeros) e 371 (4 monômeros) para o p-PPV e o-PPV , respectivamente.

A Figura 1 mostra o gráfico da E_gap determinado teoricamente para os oligômeros. A extrapolação do gráfico para um número infinito de unidades monoméricas leva ao valor de E_gap para o polímero. A Tabela 1 mostra os valores de band gap calculado e experimental do p-PPV e o-PPV. As diferenças entre os valores calculados e experimentais de E_gap pode ser atribuída a efeitos de condensação não levados em contas nos cálculos quânticos. Ressalta-se que a diferença de E_gap experimental (0,48 eV) é maior que a calculada (0,20 eV) porque as soluções utilizadas nas medidas de UV-Vis contêm oligômeros de diferentes tamanhos de cadeia.

Figura 1: Gráfico de E_gap vs a unidades monoméricas.

Tabela 1: Valores de band gap (eV) calculado e experimental do p PPV e o-PPV.

Conclusões

Os resultados de band gap experimental e teórico apresentaram coerência entre si, mostrando que o isômero para apresenta um valor de E_gap menor que o do isômero orto.

Bibliografia

[1] Bradley, D. D. C. Phys. D: Appl. Phys. v. 20, p. 1389, 1987.

[2] Kato, T.; Hayashi, S. & Oobatake, M. J. Chem. Phys. v.100, n.4, p. 2777, 1994.

[3] Brédas, J.L.; Heeger, A.J. Chem. Phys. Lett., v.217, n.5 - 6, p.507, 1994.

FAPESP, CNPq/PADCT(proj.62.0081/87-0 CEMAT)