Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche

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Novel organic optoelectronic materials
(2012-11-28) Cospito, Sante; Versace, Carlo; De Simone, Bruna Carla; Bartolino, Roberto
Il presente lavoro di Tesi di Dottorato di Ricerca (Scuola di Dottorato in Scienza e Tecnica "Bernardino Telesio") dal titolo "Novel Organic Optoelectronic Materials" è stato svolto all'interno dei laboratori di "Organic Optoelectronic Materials" e "New Syntheses via Organometallic Catalysis" del Dipartimento di Chimica dell'Università della Calabria. Nuovi semiconduttori organici potenzialmente impiegabili in dispositivi optoelettronici quali OLEDs, celle solari, transitors ed elettrocromici sono state progettate, sintetizzate e caratterizzate. La prima parte del lavoro ha riguardato la sintesi e la caratterizzazione di derivati di triarilammine, molecole elettron-donatrici (anodiche), da impiegare in dispositivi elettrocromici ("smart windows") per l'attenuazione della radiazione solare nel vicino infrarosso (NIR). L'intensa ed estesa banda di assorbimento nel NIR prodotta delle specie mono-ossidate ha suggerito l'impiego di queste triarilammine in dispositivi "complementari" in cui vengono utilizzate insieme a molecole elettron-accetrici (catodiche) elettrocromiche nel visibile, per un'ampia modulazione dello spettro solare. Tali sistemi sono stati dispersi all'interno di matrici polimeriche al fine di realizzare dei gel elettrocromici le cui prestazioni sono state ampiamente studiate. La risposta elettrocromica del gel è stata inoltre provata in un dispositivo plastico, dimostrandone le potenziali applicazioni campo dell'elettronica flessibile. La seconda parte del lavoro invece, ha riguardato la sintesi e lo studio delle proprietà di cristalli liquidi semiconduttori di tipo "n" (elettron-accetori) da impiegare in celle solari organiche "bulk heterojunction". Tali molecole, appartenenti alla famiglia dei viologeni estesi, hanno mostrato interessantissime proprietà mesomorfiche fortemente influenzate dalla lunghezza delle catene alchiliche ( a 9, 10 e 11 atomi di carbonio) e dell'anione utilizzato, la bis(triflimmide). Le proprietà elettrochimiche di questi composti sono state investigate sia in soluzione che nelle mesofasi. Un'efficace elettrocromismo dovuta (i) al doppio strato elettrico creato all'elettrodo degli anioni presenti e (ii) all'elevata sovrapposizione degli orbitali di frontiera dell'esteso sistema π- coniugato è stato osservato nelle fasi colonnari e smettiche in cui le molecole si sono auto-assemblate. Infine, le proprietà elettrocromiche di questi composti sono state studiate all'interno di film plastici utilizzabili in dispositivi quali i displays.
Behavior and effects of additives in liquid crystal compounds
(2011-11-03) Vivacqua, Marco; Bartolino, Roberto; Versace, Carlo; Nicoletta, Fiore P.
NMR in different partially ordered media: a route for structure, order and conformation of small organic compounds
(2013-11-20) Di Pietro, Marica Erica; Bartolino, Roberto; Merlet, Denis
NMR spectroscopy in weakly and highly orienting media is used as a route for dealing with orientational, positional, structural and conformational problems of a variety of small rigid and flexible organic molecules in solution. First, the very weak orientational order of a quasi-spherical molecule dissolved in a nematic phase is exploited for exploring the role of the different contributions to the observed dipolar coupling. In such a limit condition, a predominant effect of the non-rigid reorientationvibration coupling term emerges. Then, NMR data obtained from small rigid probes dissolved in smectic solvents are combined with a statistical thermodynamic density functional theory, in order to measure the positional order parameters of both solutes and solvent. The methodology gives good results when applied to a conventional smectic A liquid crystal and to the more delicate case of an interdigitated smectic Ad phase. The strategy is subsequently extended to the investigation of structure, order and conformational equilibrium of flexible bioactive or biomimetic molecules dissolved in various partially ordered NMR solvents. A first experimental and theoretical study is presented on the symmetric single-rotor molecule of biphenyl dissolved in a thermotropic liquid crystal. This test-case indicates molecular dynamics simulations are a promising tool for estimating a set of dipolar couplings of a solute in a thermotropic solvent, to be used as starting set of parameters in a standard operator-mediated NMR spectral analysis. Then, we report the conformational study of some single- and two-rotor nonsteroidal anti-inflammatory drugs, belonging to the families of salicylates and profens, dissolved in weakly orienting chiral nematic PBLG phases. A new pulse sequence, the Gradient Encoded heTeronuclear 1H-19F SElective ReFocusing NMR experiment (GET-SERF), is proposed here for the trivial edition of all 1H-19F couplings in one single NMR experiment, for a given fluorine atom. Starting from homo- and heteronuclear dipolar couplings, difficult to extract in thermotropic solvents because of a too complex spectral analysis, the torsional distributions of such molecules can be satisfactory described by the Additive Potential model combined with the Direct Probability Description of the torsional distribution in terms of Gaussian functions (AP-DPD approach). Finally, the conformational and orientational study of two stilbenoids displaying cooperative torsions is discussed in both a highly and weakly ordering liquid crystal phase. This comparative study allows to draw some conclusions on reliability, accuracy and accessibility of desired data in the two phases. Overall, this work proves NMR in liquid crystals is a flexible and meaningful tool for studying order, structure and conformation and it can greatly benefit from the availability of several aligning media inducing a different degree of order.

Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche - Tesi di Dottorato

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