Dissertação
Efeitos de ordenamento na polarização da luz emitida por filmes de polímeros semicondutores
Registro en:
ALLIPRANDINI FILHO, Paulo. Efeitos de ordenamento na polarização da luz emitida por filmes de polímeros semicondutores. 2007. 166 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
Autor
Alliprandini Filho, Paulo
Institución
Resumen
This work reports on the study about the optical properties of oriented and non-oriented
poly(p-phenylene vinylene) (PPV) films. We investigated the influence of the molecular
organization on the state of polarization of the emitted light of PPV films. To accomplish this
task we performed ellipsometry experiments in the scope of the Stokes theory for electromagnetic
field. The oriented films of PPV had been produced via Langmuir-Blodgett technique (LB), while
the non-oriented one had been produced via casting technique, both in association with Instituto
de Física de São Carlos - Universidade de São Paulo. Trough the ellipsometry experiments we
obtain the Stokes parameters of emitted light for PPV films. That allows us to obtain the
polarization degree, the angle orientation, the ellipticity and the asymmetry factor. We observe
that the LB films (oriented) emit light with high degree of polarization ( % 70 ~ ), in the other
hand the casting films present low degree of polarization ( % 10 ~ ) in the emitted light. For both
films, it was, also, verified a circularly polarized light emission; the LB films present a
dissymmetry factor 10 times higher than casting films. We also observe that the dissymmetry
factor strongly depend on the lattices vibration modes. In order to explain the PPV circular
polarization light emission, we performed the computational simulations to calculate polymeric
chain structure and to obtain the energies for the molecular conformation. The calculations were
implemented with HyperChem Release 7 for Windows software. The geometry structure for
polymers we employed the molecular mechanics method using AMBER (Assisted Model
Building with Energy Refinement) force field. To obtain the conformational energies we use
AM1 (Austin Model 1) calculation in the single point option. The results showed an improper
torsion angle for both models simulated; this can be explain a possible PPV symmetry break, in
which possibly to explain the PPV circular light emission. The energy difference found between
the structures and PPV with planar geometry is around 1.0eV that explains the polarization state
lost with the phonon replicas. We also compared the improper torsion angles; the casting films
exhibit a value twice times less than the LB films. This result furnish a possible explanation for
the higher circularly polarized light presented by LB films. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Mestre em Física Nesse trabalho apresentamos um estudo das propriedades ópticas de filmes ordenados e
não ordenados de poli(p-fenileno vinileno) (PPV). Investigamos a influência do ordenamento
molecular no estado de polarização da luz emitida por filmes poliméricos de PPV. Para este fim,
realizamos um experimento de elipsometria, no escopo da teoria de Stokes para o campo
eletromagnético. Os filmes de PPV ordenados foram obtidos pela técnica Langmuir-Blodgett
(LB) e os filmes não ordenados foram obtidos pela técnica casting, ambos em colaboração com o
Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo. Através das medidas de
elipsometria obtivemos os parâmetros de Stokes da luz emitida, para ambos os filmes,
determinando assim o grau de polarização, o ângulo de orientação, a elipticidade e o fator de
assimetria. Observamos que os filmes LB (ordenado) emitem luz com alto grau de polarização
(~70%), enquanto os filmes casting apresentam baixo grau de polarização (~10%). Verificou-se,
também, uma emissão de luz circularmente polarizada para ambos os filmes, que depende
fortemente dos modos de vibração da rede. Além disso, observamos que os filmes LB apresentam
um fator de assimetria 10 vezes maior do que os filmes casting. No intuito de explicarmos a
emissão circularmente polarizada, apresentada pelos filmes de PPV, empregamos simulações
computacionais, tanto para otimizarmos a estrutura da cadeia polimérica, quanto obter a energia
de conformação dos mesmos. Os cálculos foram realizados no programa HyperChem Release 7
for Windows. Para otimizarmos a geometria da cadeia polimérica empregamos o método de
mecânica molecular com campo de força AMBER (Assisted Model Building with Energy
Refinement). As energias conformacionais foram obtidas utilizando o método semi-empírico
AM1 (Austin Model 1- single point). Foi observado um ângulo de torção imprópria para ambos
os modelos simulados, mostrando a possibilidade de quebra de simetria do PPV, o que
possivelmente explica a emissão de luz circularmente polarizada. A diferença em energia das
estruturas encontradas, em relação ao PPV com geometria plana, foi da ordem de 1eV, que
explica a perda do estado de polarização nas réplicas de fônon. Além disso, os ângulos de torção
imprópria para o casting foram da ordem de duas vezes menor do que para o LB, fornecendo uma
possível explicação de porque o LB tem uma emissão polarizada circularmente maior do que o do
casting.