Avaliação do impacto das vibrações intra e intermoleculares no transporte de cargas em semicondutores orgânicos

Abstract

O transporte de carga é um fenômeno importante por trás da eficiência dos dispositivos à base de semicondutores orgânicos. Aqui, estudamos a família do Triindole, uma nova família de semicondutor orgânico de alta mobilidade. Esta plataforma, de simetria C3, tende a formar pilhas colunares dos núcleos aromáticos maximizando a sobreposição do orbital _ entre as moléculas adjacentes, abrindo assim o caminho para a migração unidimensional de portadores de carga ao longo destas colunas. Neste trabalho, avaliamos o impacto das vibrações intra- e intermoleculares no acoplamento eletrônico entre as unidades. Para tanto, usamos a Dinâmica Molecular para gerar uma série de configurações que nos permitirá uma análise quantitativa do impacto das vibrações no transporte de cargas para o nosso sistema de interesse. O ponto de partida de nosso estudo é o teste do Campo de Força que temos disponível no software Materiais Estudio V 6.1, que será usado para avaliar se este descreve adequadamente o sistema sob investigação. Uma vez válido o Campo de Força, procedemos com a simulação via Dinâmica Molecular. Após a Dinâmica Molecular, removemos a geometria de alguns dímeros da supercélula, onde foi aplicada a dinâmica, e calculamos o acoplamento eletrônico. Um histograma é então traçado com todos os valores, a fim de determinar valores relevantes do acoplamento eletrônico, tais como o desvio padrão e os valores médios. Os resultados nos mostraram a importância das vibrações, uma vez obtido valores de acoplamento considerável para um semicondutor orgânico com o valor do desvio padrão próximo do valor médio. Portanto, esta estratégia pode ser útil na determinação do impacto de vibrações no mecanismo de transporte de carga que ocorre principalmente em materiais fluídicos, tais como os cristais líquidos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Charge transport is of the key phenomena behind the efficiency of the devices based on organic semiconductors. Here, we study a family of the Triindole, a new plataform of high mobility organic semiconductor. This platform, of C3 symmetry, tends to form columnar stacks of aromatic rings maximizing the overlap of the _ orbital between adjacent molecules, thus paving the way for the one-dimensional migration of charge carriers along the columns. this work, we evaluate the impact of intra- and intermolecular vibrations in the electronic coupling between the units. For this, we use the Molecular Dynamics that will generate a series of configurations that will allow us analysis quantitative the impact of vibrations in the charge transport for our system of interest. The starting point of our study is the test of Force Field we have available in Materials Studio software V 6.1, which is used to assess whether this adequately describe the system under investigation. Once Force Field is valited, we proceed with the Molecular Dynamic simulation. After Molecular Dynamics, removed the geometry of some dimers supercell, where the dynamics was applied, and calculated the electronic coupling. A histogram is then created with all values in order to determine relevant values of the electronic coupling, such as the average standard deviation and the average values. The results showed the then importance of the vibrations, since was obtained significant coupling values for an organic semiconductor with the value of the standard deviation around the mean value. Therefore, this strategy can be useful in the determination of the impact of vibrations in the charge transport mechanism that happens particularly in fluidic materials, such as liquid-crystals.