Modelagem de moléculas extraídas de óleos vegetais para aplicações fotovoltaicas

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2018.A modelagem computacional consiste em utilizar ferramentas poderosas para a construção, edição, visualização e análise de sistemas moleculares. Tal procedimento pode ajudar a prever a melhor opção possível de uso para o sistema e explorar todo o seu potencial. Com base nisso, a presente tese consiste em um estudo teórico das propriedades eletrônicas e ópticas de sistemas orgânicos com potencial para aplicação em dispositivos fotovoltaicos. As moléculas investigadas são abundantemente encontradas em diferentes óleos vegetais. A primeira parte do trabalho consiste no estudo da estrutura eletrônica da tríade molecular bioinspirada no processo de fotossíntese. A tríade contém três diferentes unidades — um fulereno C60 e uma diarilporfirina, que são conectados entre si por diferentes carotenóides provenientes do óleo de Buriti. Utilizando a metodologia DFT com uma abordagem dependente do tempo, obtivemos diversas propriedades de interesse no campo da condução em compostos orgânicos. Já a segunda parte do trabalho, é dedicada ao estudo das moléculas que compõem o óleo essencial de Myrcia Sylvatica. Fazendo uso da mesma metodologia, investigamos as propriedades ópticas das moléculas individuais e também da interação de pares, com o intuito de investigar quais compostos contribuem melhor na formação do espectro final. Os resultados obtidos enriquecem a relação estrutura-propriedade e são de grande importância para compreender os aspectos eletrônicos e ópticos de materiais bioorgânicos policonjugados, que revelam um grande potencial para aplicações fotovoltaicas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Computational modeling consists of powerful tools for the construction, editing, visualization and analysis of molecular systems. This procedure can help predict the best possible use option for the system and explore its full potential. Based on this, the present work consists of a theoretical study of the electronic and optical properties of organic systems with potential for application in photovoltaic devices. The first part consists of the study of the electronic structure of the bioinspired molecular triad in the process of photosynthesis. The triad contains three different units — a C60 fullerene and a diarylporphyrin that are connected to a number of carotenoids from the Buriti oil. Using the DFT methodology with a time dependent approach, we obtained several properties of interest in the field of conduction in organic compounds. The second part is dedicated to the study of the molecules that make up the essential oil of Myrcia Sylvatica. Using the same methodology, we investigated the optical properties of the individual molecules and also the interaction of pairs in order to investigate which compounds contribute better in the formation of the final spectra. The obtained results enrich the relation structure-property and are of great importance to understand the electronic and optical aspects of bioorganic policonjugated materials, which reveal great potential for photovoltaic applications