Preparação, nanoestruturação e caracterização de filmes finos de derivados de perileno em substratos de papel

Filmes finos de materiais orgânicos são comumente utilizados na composição de sensores, células solares, dispositivos ópticos e eletrônicos, devido às suas propriedades ópticas e elétricas. Por serem filmes na escala nanométrica, seu arranjo supramolecular é determinante para a melhoria de suas propriedades, variando conforme a espessura, a agregação, a organização molecular e a morfologia. Uma classe de materiais amplamente utilizada é a dos derivados de perileno, por serem semicondutores que apresentam alta coloração, boa estabilidade térmica e química e forte absorção e emissão de luz. Nessa dissertação, foram fabricados filmes finos de dois derivados de perileno, o PTCD-SH (Propilimida-tioletil imido perileno) e PTCD-2COOH (Bis(10-carboxidecil)imido perileno), em duas técnicas: deposição física a vapor (PVD) e deposição por Langmuir-Schaefer (LS). Este trabalho teve como objetivo principal estudar a organização supramolecular dos filmes finos desses dois derivados de perileno, além de investigar a possível utilização de substratos biodegradáveis por meio da deposição sobre diferentes tipos de papel. Os resultados obtidos indicam que, em ambas as técnicas, os perilenos utilizados apresentaram boa deposição e foi possível observar a formação de agregados J e H em ambos os perilenos, sendo maior a quantidade de agregados J nos filmes do que nas soluções. Por meio do FTIR (Absorção no infravermelho com transformada de Fourier) foi determinado que, nesses dois materiais, os substituintes nas posições “peri” não tiveram efeito significativo sobre o arranjo molecular dos filmes, sendo determinante apenas a técnica de deposição. Por meio dos espectros de absorção e emissão, observou-se que os materiais apresentam melhor empacotamento em menores espessuras, sendo os filmes por LS os mais empacotados. Entretanto, a emissão nos substratos de papel indica uma mudança na arquitetura molecular dos filmes, com espectro característico de mais agregados H, além de perda considerável de compactação e de organização dos filmes, sendo melhor nos filmes LS do que nos PVD. Os voltamogramas cíclicos e a impedância eletroquímica indicam que espessuras maiores aumentam a resistência de transferência de carga (Rct), sugerindo que um filme mais empacotado pode dificultar a transferência de carga. Dessa forma, este trabalho concluiu que a técnica de fabricação dos filmes finos é de extrema importância para as propriedades finais desses filmes e que o uso de substratos de papel pode ser uma alternativa viável após a otimização.

Resumo (português)

Thin films of organic materials are commonly used in the composition of sensors, solar cells, optical and electronic devices, due to their optical and electrical properties. For films on the nanometer scale, their supramolecular arrangement is crucial for improving their properties, varying according to thickness, aggregation, molecular organization, and morphology. One class of materials widely used is that of hazardous derivatives, as they are semiconductors that exhibit high coloration, good thermal and chemical stability, and strong light absorption and emission. In this dissertation, thin films of two perylene compounds, PTCD-SH (Propylimide-thiolethyl imido perylene) and PTCD-2COOH (Bis(10-carboxydecyl)imido perylene), were fabricated using two techniques: physical vapor deposition (PVD) and Langmuir-Schaefer (LS) deposition. This work aimed to study the supramolecular organization of thin films of these two hazardous derivatives, as well as to investigate the possible use of biodegradable substrates through deposition on different types of paper. The results obtained indicate that, in both techniques, the hazards used showed good deposition, and it was possible to observe the formation of J and H aggregates in both hazards, with a greater quantity of J aggregates in the films than in the solutions. Through FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), it was determined that, in these two materials, the substituents in the "peri" positions did not have a significant effect on the molecular arrangement of the films, with only the deposition technique being determinant. Through compression and transmission spectra, we verified that the materials presented are better packed in smaller thicknesses, with the LS films being the most packed. However, the transfer of our paper substrates indicates a change in the molecular architecture of the films, with a specific spectrum of more H aggregates, in addition to a specific loss of compaction and organization of the films, being better in the LS films than in the PVD films. Cyclic voltammograms and electrochemical impedance show that greater thicknesses increase the charge transfer resistance (Rct), indicating that a more packed film may hinder charge transfer. Thus, this work concluded that the thin film fabrication technique is extremely important for the final properties of these films and that the use of paper substrates can be a viable alternative after optimization.

Palavras-chave

Derivados de perileno Filmes finos Arranjo supramolecular Substratos de papel Hazard results Thin films Supramolecular arrangement Paper substrates

Idioma

Português

Citação

BAROSSI, Vitória. Preparação, nanoestruturação e caracterização de filmes finos de derivados de perileno em substratos de papel. Orientadora: Priscila Alessio Constantino. 2026. 78 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais) - Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Presidente Prudente, 2026.