Sintesi, caratterizzazione e proprietà ottiche di derivati bisimmidici simmetrici ed asimmetrici del perilene per applicazione nel campo delle celle fotovoltaiche organiche

Abstract

I derivati perilenici tetracarbossi-bisimmidici sono di particolare interesse nel campo delle celle fotovoltaiche organiche in quanto costituiscono materiali semiconduttori organici di tipo n con elevata mobilit´a di carica ed in grado di assorbire luce in un ampio intervallo dello spettro della radiazione solare. La tendenza alla formazione di aggregati molecolari attraverso interazioni tipica dei derivati perilenici a formare strutture supramolecolari ordinate, `e auspicabile per poter migliorare il rendimento in dispositivi fotovoltaici organici dove la fase attiva `e costituita da una eterogiunzione accettore-donatore a dispersione di massa. In questo lavoro di tesi sono stati sintetizzati derivati perilenici bisimmidici di tipo ammide-immide ed estere-immide, simmetrici ed asimmetrici. I sostituenti sugli azoti immidici sono stati scelti per favorire la formazione di aggregati molecolari e portare a composti con caratteristiche liquido-cristalline in grado, quindi, di formare strutture ordinate. Per conferire propriet´a liquido-cristalline sono stati utilizzati derivati dell’acido gallico con catene alchiliche lineari a 6 atomi di C. Attraverso microscopia a luce polarizzata e analisi calorimetrica DSC sono state valutate le propriet´a liquidocristalline dei composti sintetizzati. In particolare, il derivato estere-immide (Estere triC6OBC6-PBI-C6BOtriC6) ha mostrato un comportamento liquido-cristallino colonnare a crescita dendritica. Sono state studiate, inoltre, le propriet´a ottiche attraverso analisi UV-Vis e fluorescenza, sia in soluzione che allo stato solido, per investigare la tendenza a formare aggregati dei composti in esame. L’analisi allo stato solido del derivato estereo ha mostrato tendenza a formare aggregati di tipo H, con notevole quenching di fluorescenza ed emissione nel rosso. La stabilit´a termica dei derivati `e stata valutata attraverso analisi termodegradativa TGA che ha evidenziato elevata stabilit´a per i derivati sintetizzati. Analisi elettrochimiche tramite voltammetria ciclica del derivato asimmetrico ammideimmide triC6OBC6-PBI-C5OH e del derivato estere-immide Estere triC6OBC6- PBI-C6BOtriC6 hanno mostrato buona reversibilit´a del trasferimento elettronico e propriet´a elettron-accettrici (ELUMO) in linea con quelle dei composti attualmente impiegati nelle celle OPV