Fundamentos da síntese de tintas condutivas de PEDOT: PSS: como fenômenos moleculares, conformacionais e eletrostáticos ditam propriedades optoeletrônicas de filmes no estado sólido (2023)
- Authors:
- Autor USP: HIGUITA, GERMAN DARIO GOMEZ - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SMM
- DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-22052023-101425
- Subjects: ELETROSTÁTICA; ELETROSTÁTICA; ELETRÔNICA
- Keywords: Blindagem eletrostática; Eletrônica orgânica; Mecanismo de reação; Nível de dopagem
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: O Poli(3,4 etilenodioxitiofeno):Poli(estireno sulfônico), PEDOT:PSS, é um material que tem se tornado um dos grandes protagonistas da eletrônica orgânica, devido a suas propriedades como a alta condutividade, transparência na faixa do visível e estabilidade ao ar. O PEDOT:PSS é obtido pela polimerização e dopagem oxidativa do monômero EDOT, na presença do poliânion PSS^[-], para assim formar um complexo condutor. Como o PSS^[-] não consegue remover elétrons da estrutura do EDOT, se faz necessária a adição de agentes oxidantes, como os persulfatos (S2O8^[2-]), na reação de síntese do complexo. Embora seja conhecida a relevância do PSS^[-] no sistema PEDOT:PSS, não há estudos que correlacionem mudanças estruturais e conformacionais do poliânion em solução, provocadas pela adição de sais oxidantes, com as propriedades finais das tintas condutoras. Neste sentido, este trabalho apresenta os resultados de medidas espectroscópicas antes, durante e depois da polimerização de tintas de PEDOT:PSS, feitas variando a concentração do agente oxidante (CAO). Os agentes oxidantes explorados nesta Tese foram os Na2S2O8 (Persulfato de Sódio) e o K2S2O8 (Persulfato de Potássio). As medidas indicaram que ao aumentar gradativamente a razão molar entre CAO e EDOT de 0.5 mol/mol para 5 mol/mol, também se aumenta a velocidade da reação, o grau de conversão EDOT→PEDOT e a percolação entre cadeias, porém, contra intuitivamente, diminui- se o nível de dopagem nos filmes de PEDOT:PSS. Destaforma, prova-se que a CAO tem relação direta as propriedades eletro-ópticas finais das tintas condutoras à base de PEDOT:PSS. Por outro lado, encontrou-se através de medidas de Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS) que as modificações nas propriedades das tintas condutoras são originadas pelas mudanças conformacionais do polieletrólito PSS, pela adição dos sais oxidantes. Os resultados mostram que as cadeias de PSS encolhem-se (enovelam-se) com a adição da CAO, devido à blindagem eletrostática causada pelos cátions do sal oxidante. Tal mudança conformacional no PSS restringe a possibilidade de acoplamento do par PEDOT^[+] com o PSS^[-], fazendo com que mais segmentos neutros de PEDOT sejam produzidos com mais eficiência durante a polimerização. O entendimento de tais fenômenos moleculares e é fundamental na compreensão do mecanismo de reação do PEDOT:PSS, e propicia o domínio da dinâmica química e conformacional dos reagentes envolvidos na reação, auxiliando no desenvolvimento de novos materiais que utilizem complexações polieletrolíticas como plataforma de síntese. As tintas obtidas neste trabalho também foram aplicadas em dispositivos orgânicos, como células solares e dispositivos neuromórficos, mediante os quais conseguiu-se observar a correlação entre o nível de dopagem do PEDOT:PSS e as respostas finais dos dispositivos
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- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2023
- Data da defesa: 17.04.2023
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- Cor do Acesso Aberto: gold
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-
ABNT
HIGUITA, German Dario Gomez. Fundamentos da síntese de tintas condutivas de PEDOT: PSS. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-22052023-101425/. Acesso em: 28 dez. 2025. -
APA
Higuita, G. D. G. (2023). Fundamentos da síntese de tintas condutivas de PEDOT: PSS: como fenômenos moleculares, conformacionais e eletrostáticos ditam propriedades optoeletrônicas de filmes no estado sólido (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-22052023-101425/ -
NLM
Higuita GDG. Fundamentos da síntese de tintas condutivas de PEDOT: PSS: como fenômenos moleculares, conformacionais e eletrostáticos ditam propriedades optoeletrônicas de filmes no estado sólido [Internet]. 2023 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-22052023-101425/ -
Vancouver
Higuita GDG. Fundamentos da síntese de tintas condutivas de PEDOT: PSS: como fenômenos moleculares, conformacionais e eletrostáticos ditam propriedades optoeletrônicas de filmes no estado sólido [Internet]. 2023 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-22052023-101425/ - Synthesis of PEDOT:PSS conductive inks: do byproducts of the chemical route influence the final properties of the ink?
- Mixed conduction poperties in PEDOT:PSS films: the effects of modulating PSS molecular weight
- Síntese e caracterização de tintas de PEDOT:PSS: impacto dos parâmetros de síntese na condutividade elétrica do material
- Molecular weight-engineered PEDOT:PSS for large-area coating applications
- Synthesis and polymerization of polyelectrolyte-based conductive inks: the protagonism of the coadjutant oxidizing salt
- Synthesis and electronic properties of conducting PEDOT:PSS inks: unrevealing the interaction between PSS and the oxidant agent during the polymerization
- Síntese e caracterização de tintas de PEDOT:PSS: impacto dos parâmetros de síntese na condutividade elétrica do material
- Application of advanced oxidation processes (AOPs) in the synthesis of highly-conductive PEDOT:PSS inks
- Chronoamperometry as a powerful technique to evaluate organic mixed conductors
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Informações sobre o DOI: 10.11606/T.18.2023.tde-22052023-101425 (Fonte: oaDOI API)
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