Fotocolheita em interface híbrida de molécula orgânica e óxido de titânio

Abstract

AgradecimentosAgradeço primeiramente à Profa. Dra. Marília Junqueira Caldas, cuja orientação começou já em uma conversa no início de 2003 quando pedi sua opinião sobre o Curso de Ciências Moleculares, e segui desde então.Agradeço muito à minha família, principalmente a meus avós que tanto me apoiam. Agradeço também aos colegas do grupo Nanomol, compartilhando os problemas e as soluções que sempre aparecem.Também agradeço à Profa. Dra. Alice Ruini, e a todos os estudantes e pesquisadores italianos que me acolheram em meu período por lá.A lista de amigos que tem a minha gratidão é extensa, e invariavelmente não conseguiria citar todos, mas em especial agradeço a Elton, Rebeca, "Uêba", Daniel, "Chico", "Gaia" e Seiti pelas farras gastronômicas e jogatinas, a Gustavo, Sahba e Nathalia por sempre estarem por perto, e a Filipe e Philippe pelas conversas de sala necessárias para me manter são.E um agradecimento especial para a Sandra, pois sem a ajuda dela o tempo disponível para fazer pesquisa seria muito menor.Agradeço à FAPESP pelo apoio financeiro. v Resumo É crescente o interesse, dentre os diversos tipos de dispositivos fotovoltaicos, nas células solares com corantes (dye-sensitized solar cell, DSCC). Isto é devido não só aos menores custos de produção (química molhada), mas também ao grande número de combinações orgânico/semicondutor que podem ser utilizadas, buscando as propriedades de interesse de cada dispositivo. Em uma DSSC a absorção de luz é realizada pelo material orgânico, que injeta o elétron no semicondutor para sua extração como corrente. A neutralidade da molécula é recuperada através de um eletrólito transportador de carga a partir do outro terminal.Este problema é de difícil investigação experimental, devido ao grande número de variá-veis envolvidas, já que qualquer defeito ou mudança na deposição pode alterar o processo de transferência de carga. Da mesma forma, também o estudo teórico apresenta grande dificuldade, sendo necessária a adoção de modelos simplificados para o estudo, buscando um entendimento mais profundo dos processos que ocorrem durante a absorção de luz.Neste trabalho investigamos uma combinação de materiais de alta relevância, ácido retinóico sobre óxido de titânio na fase anatase, a mais importante para nanoestruturas. Realizamos uma investigação detalhada da aplicabilidade de diferentes metodologias ao problema, focalizando as características eletrônicas e óticas, e buscando evidências de transferência de carga. Para tal, analisamos modelos simples (materiais isolados, e outros sistemas diferentes de mesmas características), utilizando métodos vindos de diferentes postulações iniciais, como Hartree-Fock e Funcional da Densidade, e também partindo tanto de implementações ab initio (primeiros princípios) como de formulações semi-empíricas. Por fim, escolhida uma metodologia ideal, estudamos sistemas mais realistas de interfaces orgânico/óxido.Nossos resultados indicam a influência das dimensões nanoscópicas da matriz inorgânica nas propriedades de fotocolheita, assim como a grand...