Éxcitons e Bipólarons em polímeros conjugados - efeitos de temperatura nas propriedades de transporte

Abstract

Nos últimos anos, polímeros conjugados têm atraído a atenção da indústria e do meio acadêmico, pois apresentam propriedades metálicas e semicondutoras, alta flexibilidade, além de baixo custo de produção. A descoberta de eletro-luminescência nesses materiais é uma de suas aplicações que despertam muito interesse. Neste trabalho, apresentamos um estudo da dinâmica de bipólarons e de éxcitons, com uso de uma versão modificada do modelo SSH para a inclusão de efeitos de temperatura e campo elétrico, para investigar as mudanças nas propriedades de um poliacetileno. A dinâmica é investigada por meio do método de evolução não-adiabático. Foram avaliadas as alterações nas propriedades. Para isso, analisou-se a estrutura de configuração das ligações, da densidade de carga, densidades de spin, na presença de efeitos de temperatura e campo elétrico. As simulações foram de colisões entre pólarons, entre bipólarons, colisão de um pólaron com um éxciton elevado ao primeiro estado excitado, éxcitons elevados ao segundo e terceiro estados excitados. Com o estudo, determinamos o comportamento da mobilidade na propagação de pólarons, bipólarons e éxcitons na cadeia. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In recent years, conjugated polymers have attracted attention from industry and academy, as they present metallic and semiconducting properties, high flexibility and low cost of production. The discovery of electroluminescence in these materials is one of their applications that arouse much interest. We present a study of the dynamics of pólarons, bipólarons and éxcitons, using a modified SSH model to include effects of temperature and electric field to investigate the changes in the properties of a conjugated polymer version. The dynamics is investigated using a method of non-adiabatic evolution. We assessed changes in the properties by making an analysis of the structure of the connections configuration, charge density, spin density, the presence of effects of temperature and electric field. The settings were evaluated by making use of periodic boundary conditions, and impurities. The simulations were about collisions between pólarons, between bipolarons, collision of a polaron with an exciton of the first, of the second and of the third excited states. With this study, we found significant results concerning the behavior of the mobility in the propagation of polarons, bipolarons and excitons in the chain.