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Pol�meros Conjugados e Mol�culas Org�nicas

Os pol�meros, em geral, formam uma cadeia principal de �tomos de carbono ligados lateralmente por �tomos de hidrog�nio. Vamos tomar como exemplo uma mol�cula de poliacetileno (PA) cuja unidade monom�rica (unidade que se repete ao longo da cadeia) � (� CH � ) formando uma estrutura conjugada finita do tipo (...� CH = CH � CH = CH � ...). As liga��es s (liga��es simples) que unem um �tomo de C com dois outros �tomos de carbono adjacentes s�o formadas pela hibridiza��o dos orbitais at�micos 2s, 2px e 2py de cada �tomo (liga��es sp2). J� a liga��o ? � formada pela superposi��o lateral dos orbitais at�micos 2pz perpendiculares � liga��o s. Estas s�o liga��es mais fracas e n�o localizadas. Esta superposi��o dos orbitais 2pz se estende ao longo do seguimento conjugado de modo que os el�trons que participam desta liga��o n�o est�o localizados pr�ximo a um �tomo espec�fico, mas sim delocalizados por todo o seguimento conjugado.

O modelo mais usado para se explicar a semicondutividade dos pol�meros conjugados � a teoria de bandas. Em uma mol�cula diat�mica, pode-se desenhar um diagrama de orbital molecular (MO) mostrando dois estados: um ligante (p) de menor energia e um antiligante (p*) de maior energia. O estado p est� preenchido e o p* est� vazio. Ao adicionarmos outro �tomo � mol�cula, um outro MO � adicionado ao diagrama. Em uma mol�cula polim�rica, que consiste de muitos �tomos (mais de 1000 em muitos casos), os estados ocupados e os desocupados ser�o t�o numerosos que ser�o praticamente cont�nuos, formando o equiva- lente a bandas de energia (banda de val�ncia e de condu��o, respectivamente). O estado mais alto ocupado (HOMO, �highest occupied molecular orbital�) e o mais baixo desocupa- do (LUMO, �lowest unoccupied molecular orbital�) s�o separados por um �gap� de energia tipicamente da ordem de 1 a 5 eV, conferindo, portanto, o car�ter semicondutor destes materiais.

A cor emitida pelas pequenas mol�culas org�nicas depende de caracter�sticas do meio microsc�pico, como sua localiza��o no dispositivo e a polaridade do meio. Entretanto, quando preso � cadeia polim�rica, a mobilidade do crom�foro (unidade da mol�cula que emite luz) fica restrita em todas as dire��es, e a emiss�o se torna dependente da caracter�sti- ca estrutural da macromol�cula. Esta restri��o abre a possibilidade de se controlar a cor de emiss�o do dispositivo introduzindo-se varia��es na estrutura polim�rica, uma vez que, fazendo isto, o gap de energia entre a transi��o p-p* respons�vel pela cor emitida � modifi- cada. Assim, uma ampla gama de cores pode ser obtida com um mesmo pol�mero.

As vantagens do uso de mol�culas org�nicas pequenas s�o: alto n�vel de purifica��o qu�mica por sublima��o e facilidade de manufatura de complexas arquiteturas 3D. Por sua vez o uso de pol�meros � favorecido por suas propriedades mec�nicas, principalmente a f�cil forma��o de filmes, e por seu processamento usando tecnologias facilmente acess�veis para dispositivos com arquiteturas mais simples.

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