Espectroscopia eletrônica e solvatação de cromóforos zwiteriônicos: um estudo ab initio

• Ano de defesa: 2009
• Autor(a) principal: Maximiano Fernandes Pinheiro Junior, José
• Orientador(a): Pinto de Melo, Celso
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Palavras-chave em Português: Efeitos do Solvente; Espectroscopia Eletrônica; Orbitais Moleculares; Fotoinduzida; Transferência de Elétrons Intramolecular; Ab initio; Polienos Push-Pull
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/6109

Pela simplicidade do tratamento teórico, fácil processabilidade, e possíveis aplicações em ciências dos materiais, oligômeros conjugados representam uma classe especial de compostos orgânicos. A substituição terminal dessas estruturas com grupos doadores (D) e aceitadores de elétrons (A) resulta em moléculas (D 􀀀 􀀀 A) com propriedades óticas e eletrônicas excepcionais. Em geral, estes sistemas são caracterizados por uma efetiva Transferência de Elétrons Intramolecular Fotoinduzida (TEIF). Por exemplo, betaínas são compostos D 􀀀􀀀 A que têm recebido uma atenção especial devido à grande redução do seu momento de dipolo após excitação eletrônica, o que induz uma intensa transferência de carga do grupo D para o A. Em particular, examinamos betaínas piridínicas, contendo uma longa ponte -conjugada, devido à sugestão de que podem exibir uma TEIF na direção inversa, isto é, do grupo A para o D, como consequência de uma mudança observada na localização dos orbitais moleculares de fronteira (OMFs) HOMO e LUMO. Inicialmente, confirmamos por método ab initio a existência de uma TEIF inversa em uma família representativa de betaínas piridínicas, e destacamos o papel fundamental desempenhado pela ponte conjugada. Estes resultados contribuem para a expectativa de que a TEIF inversa seja um efeito físico real e não um artefato do método utilizado. Estendemos nossa análise a um total de 88 oligômeros D􀀀()n 􀀀A pertencentes a 8 novas famílias distintas de moléculas, nas quais a inversão HOMO-LUMOfoi identificada. Verificamos ainda que os orbitais HOMO-i e LUMO+i (i=1,2 e 3) desses cromóforos também são suscetíveis a mudanças na localização espacial como função do tamanho da cadeia conjugada, devido a sucessivos pontos de cruzamento entre os níveis de energia destes orbitais. Em seguida, exploramos teoricamente os efeitos da mudança na localização espacial dos OMFs sobre as propriedades espectroscópicas das 88 estruturas examinadas. Por m, investigamos a influência do solvente sobre as propriedades eletrônicas e espectroscópicas de uma família de moléculas D 􀀀 ()n 􀀀 A derivados da Betaína-30 utilizando modelos de solvatação contínuos. Concluímos que a intensidade e a direção dos deslocamentos solvatocrômicos do espectro destes cromóforos dependem do comprimento da cadeia conjugada que conecta os grupos D e A, sugerindo uma possível forma de verificação experimental para o fenômeno de inversão HOMO-LUMO. Discutimos também, as possíveis aplicações deste efeito para o desenvolvimento de uma nova classe de dispositivos da Eletrônica Molecular em fase líquida.