O papel do óxido de grafeno no funcionamento de dispositivos moleculares de conversão de energia

Abstract

Esse projeto de doutorado propõe compreender o papel do óxido de grafeno sobre o funcionamento de três dispositivos para conversão de energia – célula solar orgânica, emissor de luz e plataforma para terapia fotodinâmica. As propriedades fotofísicas de polímeros conjugados modelo poli(9-vinil carbazol) (PVK) e poli(3-hexil tiofeno) (P3HT) adsorvidos sobre a superfície de filmes ultrafinos de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (RGO) foram estudadas por espectroscopias de absorção e emissão no UV-vis em estado estacionário. Verificou-se que tanto GO quanto o RGO suprimem a emissão de luz destes polímeros conjugados. Posteriormente, foram construídas células solares orgânicas (CSO) e dispositivos orgânicos emissores de luz (OLED), ambos sobre substrato de vidro condutor tipo ITO, previamente funcionalizados com filmes ultrafinos de GO/RGO.. Os dispositivos com camadas de GO e de RGO apresentaram resposta fotoelétrica inferior aos dispositivos controle. Por fim, foram produzidas amostras de GO, RGO e nano óxido de grafeno carboxilado (NGO) associadas ao fotossensibilizador cloreto de ftalocianina de alumínio (ClAlPc). A geração de espécies reativas de oxigênio por amostras excitadas em 660 nm foi quantificada por espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica na presença de uma sonda molecular de spin. Observou-se a formação de um complexo estável e não emissivo entre a ClAlPc e os óxidos de grafeno estudados. O tempo de vida de emissão da ClAlPc foi reduzido nestes complexos e constatou-se a supressão da emissão e da geração de espécies reativas de oxigênio pela ClAlPc. A partir dos resultados obtidos e uma análise sobre os níveis eletrônicos dos materiais estudados, conclui-se que o GO, NGO e RGO são capazes de atuar em processos que envolvem transferência de carga/energia, promovendo a relaxação de estado excitado e suprimindo a luminescência ou a geração de espécies reativas de oxigênio, ou transportando elétrons/lacunas em células solares/OLEDs.