Espalhamento de pólarons em compostos de poliparafenileno

Abstract

A compreensão dos fenômenos envolvidos no transporte de cargas elétricas em polímeros condutores é um fator determinante para o avanço das tecnologias relacionadas, como a opto-eletrônica, conversão fotovoltaica, armazenamento de energia elétrica, biossensores e bioatuadores, entre outras. Neste trabalho, investigamos as características do transporte de cargas baseado em pólarons e bipólarons ao longo de uma cadeia do polímero poliparafenileno e de algumas variações, tratadas aqui como anomalias estruturais. A investigação é baseada num derivado do modelo desenvolvido por Su, Schrieér e Heeger para o poliacetileno, acrescido de termos de Hubbard para consideração das interações elétron{elétron e de um fator para inclusão dos efeitos da aplicação de campo elétrico externo à molécula. O modelo resultante é desenvolvido em duas dimensões espaciais, favorecendo a introdução de caracter ísticas estruturais das moléculas em questão que só podem ser descritas em duas dimensões. A evolução temporal do sistema segundo o modelo é obtida pelo tratamento simultâneo e acoplado da movimentação dos átomos em torno de suas posições de equilíbrio na molécula e das funções de onda do sistema de elétrons π. São observados os detalhes estruturais das moléculas relacionados ao deslocamento dos pólarons e bipólarons e ao seu bloqueio ao interagir com as anomalias. Adicionalmente, são estudadas também algumas situações de espalhamento envolvendo dois portadores de carga de mesmo sinal, com resultados análogos a colisões entre partículas na maioria dos casos, e casos específicos em que os portadores seguem suas trajetórias prévias após breve interação.