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Tipo: Tese
Título : Potential energy surface mapping of ethoxy-dibenzalacetone and fullerene-based quenchers for optoelectronics
Autor : Vasconcelos, Vitória Maria Rodrigues
Tutor: Vasconcelos, Igor Frota de
Co-asesor: Bezerra, Eveline Matias
Palabras clave en portugués brasileño: SSuperfície de energia potencial;Derivado de etoxi-dibenzalacetona;Supressores baseados em fulereno;Complexos estáticos não fluorescentes;Transferência de energia de ressonância de Förster;Éxciton de transferência de carga;Interações não covalentes
Palabras clave en inglés: Potential energy surface;Ethoxy-dibenzalacetone derivative;Fullerene-based suppressors;Static non-fluorescent complexes;Förste resonance energy transfer;Charge transfer exciton;Non-covalent interactions
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Fecha de publicación : 2025
Citación : VASCONCELOS, Vitória Maria Rodrigues.
Resumen en portugués brasileño: As propriedades fotofísicas dos cromóforos são influenciadas por seu ambiente, que modula os mecanismos de dissipação de energia adiabáticos e não adiabáticos. Esta tese explora o papel dos descritores de reatividade química e da superfície de energia potencial (PES) na supressão da fluorescência do derivado de etoxi-dibenzalacetona (DBAd) (1E,4E)-1,5-bis(4- etoxifenil)penta-1,4-dien-3-ona por supressores baseados em fulereno (C60 e PC61BM). O mecanismo de supressão ocorre por meio de complexos estáticos não fluorescentes, conforme evidenciado pela linearidade das curvas de Stern-Volmer e o tempo de vida do estado excitado inalterado (0, 20 ns) com o aumento da concentração do supressor. A transferência de energia de ressonância de Förster (FRET) dominou em PC61BM@DBAd devido à sua maior integral de sobreposição espectral, levando a uma constante de taxa de transferência de energia de Förster (kFRET) de 3, 44 × 1012 s −1 , enquanto a transferência de carga fotoinduzida prevaleceu em C60@DBAd, termodinamicamente conduzida por uma força motriz de transferência de carga de −1, 84 eV decorrente do alinhamento dos orbitais HOMO-LUMO que favoreceu a dissociação do éxciton de transferência de carga (CTE), com energia de ligação estimada em aproximadamente 2, 29 ± 0, 11 eV, conforme calculado por TD-DFT/PCM no nível teórico M06- 2X/6-311+G(d,p). As análises PES confirmam os complexos estáticos de estado fundamental, com interações de van der Waals pronunciadas em PC61BM@DBAd ocorrendo a uma distância de curto alcance entre os centroides de 4, 92 Å. Cálculos termodinâmicos, realizados no formalismo DFT/BLYP-D2/DNP+, confirmaram a espontaneidade da formação dos complexos, com valores de energia livre de Gibbs de −42, 53 kcal · mol−1 para C60@DBAd e −51, 91 kcal · mol−1 para PC61BM@DBAd. Essas descobertas revelam que o DBAd transfere efetivamente a energia de excitação e a carga fotoinduzida para os aceptores de fulereno por vias não radiativas ultrarrápidas a 5, 0 × 109 s −1 , enfatizando as automontagens C60@DBAd e PC61BM@DBAd como complexos supramoleculares alternativos para aplicações optoeletrônicas, como dispositivos orgânicos baseados em fulereno para células solares de próxima geração.
Abstract: The photophysical properties of chromophores are influenced by their environment, which modulates both adiabatic and non-adiabatic energy dissipation mechanisms. This thesis explores the role of chemical reactivity descriptors and the potential energy surface (PES) in the fluorescence suppression of the ethoxy-dibenzalacetone derivative (DBAd) (1E,4E)-1,5-bis- (4-ethoxyphenyl)penta-1,4-dien-3-one by fullerene-based quenchers ( C60 and PC61BM). The quenching mechanism proceeds through static non-fluorescent complexes, as evidenced by the linearity of the Stern-Volmer curves and the unchanged excited-state lifetime (0.20 ns) with increasing quencher concentration. Förster resonance energy transfer (FRET) dominated in PC61BM@DBAd due to its larger spectral overlap integral, leading to a Förster energy transfer rate constant (𝑘FRET) of 3.44 × 1012 s−1, while photoinduced charge transfer prevailed in C60@DBAd, thermodynamically driven by a charge-transfer driving force of −1.84 eV arising from HOMO-LUMO orbital alignment that favored charge transfer exciton (CTE) dissociation with binding energy estimated at approximately 2.29 ± 0.11 eV, as calculated by TD-DFT/PCM at the M06-2X/6-311+G(d,p) level of theory. PES analyses confirm the static ground-state complexes, with pronounced van der Waals interactions in PC61BM@DBAd occurring at a short-range centroid-to-centroid distance of 4.92 Å. Thermodynamic calculations, performed at the DFT/BLYP-D2/DNP+ formalism, confirmed the spontaneity of complex formation, with Gibbs free energy values of −42.53 kcal · mol−1 for C60@DBAd and −51.91 kcal · mol−1 for PC61BM@DBAd. These findings reveal that DBAd effectively transfers the excitation energy and photoinduced charge to the fullerene acceptors by ultrafast non-radiative pathways at 5.0 × 109 s−1, emphasizing C60@DBAd and PC61BM@DBAd self-assemblies as alternative supramolecular complexes for optoelectronic applications, such as organic/fullerene-based devices for next-generation solar cells.
Descripción en portugués brasileño : Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81827
ORCID del autor: https://orcid.org/0000-0003-1203-7970
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/6104161126652683
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0002-6172-805X
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/3613238844850799
ORCID del co-asesor: https://orcid.org/0000-0002-2210-0526
Lattes del co-asesor: http://lattes.cnpq.br/0881885092318397
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DEMM - Teses defendidas na UFC

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