Transição isolante-metal em polímeros condutores

Os polímeros condutores são materiais que podem ter a sua condutividade elétrica aumentada de várias ordens de grandeza por meio da intercalação de espécies químicas aceitadoras ou doadoras em sua malha polimérica (dopagem) e, dependendo do polímero, pode atingir valores típicos de um metal. Este crescimento é acompanhado de modificações nos espectros de absorção óptica e susceptibilidade magnética, característicos de uma transição isolante-metal. Apesar de geralmente se observar uma termoeletricidade quase-metálica em polímeros altamente dopados, outros dados - como os de absorção no infravermelho, que indicam 'distribuição não-homogênea de carga - mostram que não se trata de metais comuns. A desordem estrutural destes materiais tem sido usada como explicação para uma variedade de fenômenos observados. Neste trabalho, apresentamos uma série de estudos teóricos onde procuramos investigar a influência da desordem na distribuição dos contra-íons dopantes sobre a estrutura eletrônica dos polímeros. A partir de hamiltonianos simples, mostramos que esta desordem é fundamental na previsão teórica de uma transição isolante-metal para o poliacetileno, politiofeno e polianilinas substituídas! Observamos que a segregação de dopantes desempenha papel importante na transição e é um efeito presente nos três polímeros estudados, mesmo usando diferentes tipos de hamiltoniano para cada material. Além disso, provamos que é possível obter espalhamento ressonante de estados eletrônicos para polímeros substituídos dopados, fato que amplia a aplicação do "Random Dimer Model", um modelo sobre a origem da transição isolante-metal que tem sido objeto de intensos estudosConducting polymers are materials which show a dramatic electric conductivity increase by many orders of magnitude by means of doping by charge transfering reactions with an oxidizing or reducing agent. For some polymers, the conductivity could have values in the metallic regime. This increase brings together some new features in the optical absorption and magnetic susceptibility spectra typical of a insulator-to-metal transition. Despite the quasi-metallic thermopower in the highly doped phase, another data - like the infra-red absorption which indicates non-homogeneus electronic charge distribution - shows that conducting polymers are not common metals. The structural disorder present in this materials have been the explanation for several observed phenomena. In this work, we present a series of theoretical studies to investigate the influence of disorder in the dopant distribution on the polymers' electronic structure. With simple hamiltonians we show that this disorder is of fundamental importance for the insulator-to-metal transition on polyacetylene, polythiophene and substituted polyanilines. We observed that segregation of dopants plays important role in the transition and is present in all the polymers studied, despite the differences in the hamiltonians. Also, we show that is possible to have resonant scattering of electronic states in doped substituted polymers, which extend the "Random Dimer Model". This model about the origin of extended states in disordered systems has been object of lntense studie