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ANÁLISIS TEÓRICO DE LA
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA EN
SEMICONDUCTORES ORGÁNICOS
Luz María Rodríguez Valdez
Facultad de Ciencias Químicas
Universidad Autónoma de Chihuahua
IMPACTO EN LA RED NyN
Se apoya a la investigación y caracterización de
nanomateriales mediante el modelado
computacional de sistemas moleculares,
contribuyendo a los avances científicos en el
campo de los semiconductores orgánicos de
aplicación en la generación de energías renovables
alternas.
2
3
MATERIAL SEMICONDUCTOR ORGÁNICO
CREACIÓN DE
EXCITONES.
ABSORCIÓN.
Luz Solar
DIFUSIÓN
DE EXCITONES.
Excitón
-
- ----
Gap
-
LUMO
eAceptor de
electrones.
+
+
Donador de
electrones.
++++
HOMO
RECOLECCIÓN DE
LA CARGA.
Ánodo
SEPARACIÓN DE
LA CARGA.
Cátodo
TRANSPORTE DE
LA CARGA.
Movimiento de
cargas positivas.
h+
eMovimiento de cargas
negativas.
4
OBJETIVO
Realizar un estudio químico-cuántico de la
estructura y propiedades electrónicas, en
derivados de anillos pirrólicos empleando la Teoría
de Funcionales de la Densidad (DFT), para
determinar si dichos compuestos pueden ser
empleados como materiales orgánicos en la
construcción de dispositivos fotovoltaicos.
5
MONÓMEROS UTILIZADOS
O
OCH3
O
CH3O
O2N
N
N
H
H
Monómero 2
Monómero 1
(4-metoxifenil)[4-(4-metoxifenil)-1H-pirrol-3-il] metanona
(4-nitrofenil)(4-fenil-1H-pirrol-3-il)
metanona
NO2
O
O
CH3
O
N
H
Monómero 3
[4-(4-nitrofenil)-1H-pirrol-3-il]
(fenil) metanona
N
H
Monómero 4
[4-(4-metoxifenil)-1H-pirrol-3-il]
(fenil) metanona
6
ESTRUCTURAS ANALIZADAS
OMe
O
CH2
O
MeO
H
N H
H3C
N
N
O
N
O
O
N
H
O
OMe
N
O
N
O
O CH3
CH3
N
O
O
H
MeO
Trímero 2-2-2
Dímero 1-1 B
Dímero 1-1 A
H
N
H
O
N
O
O
O
H O
H
N
O
N
O
N
N H
H
N
O
O
H
Trímero 3-3-3
Trímero 4-4-4
7
RESULTADOS
RESULTADOS
Dímero 1-1 A
Dímero 1-1 B
Trímero 2-2-2
Trímero 4-4-4
Trímero 3-3-3
Estructuras optimizadas con DFT B3LYP/6-31G
9
RESULTADOS
RESULTADOS
RESULTADOS
CONCLUSIONES
• Bajos valores de HOMO-LUMO gap para los 5 derivados.
• Los espectros UV indican que algunos compuestos presentan
una segunda banda que puede ser atribuida a un fenómeno de
transferencia de carga intermolecular (ICT).
• Los 5 derivados presentan bandas de absorción cercanas al
máximo del espectro solar (500-800 nm).
• Los orbitales HOMO y LUMO indican zonas donadoras y
aceptoras de electrones.
• Los derivados 3D presentan las mejores características para
ser empleados como semiconductores orgánicos.
NyN EN LA FACULTAD DE CIENCIAS
QUÍMICAS - UACh
Investigadores y estudiantes:
14
NyN EN LA FACULTAD DE CIENCIAS
QUÍMICAS - UACh
Proyectos:
Simulación
computacional de
tamices moleculares.
Estudio teórico de la estructura y
propiedades electrónicas en
materiales semiconductores
orgánicos.
Estudio de multiferroicos
magnetoelectricos a escala
nanométrica.
15
NyN EN LA FACULTAD DE CIENCIAS
QUÍMICAS - UACh.
Infraestructura y Equipo:
16
NyN EN LA FACULTAD DE CIENCIAS
QUÍMICAS - UACh.
Formación de Recursos Humanos:
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COLABORACIÓN ACTUAL
Dr. Daniel Glossman Mitnik
Dra. Norma Flores Holguín
Simulación Computacional de
Semiconductores Orgánicos
18
NECESIDADES
•
•
•
•
•
Sub-redes.
Eventos académicos de las sub-redes.
Talleres de trabajo.
Continuar con el apoyo a congresos y estancias.
Tiempo de permanencia en la Red.
19
GRACIAS.
20