CHIMICA ORGANICA DEI MATERIALI FUNZIONALI

Il corso si propone di sviluppare negli studenti la capacità di progettare e sintetizzare, attraverso la sintesi non covalente, nuovi materiali con opportune proprietà per l’impiego nella tecnologia degli OLED e nelle Celle Solari Organiche.

Lezioni in aula ed esercitazioni in laboratorio

Background della chimica organica di base

Obbligatoria

Forze di Binding non covalenti: Interazioni elettrostatche. Interazioni π–π e catione-π. Sintone arene-perfluorene. Legame a idrogeno.Effetto idrofobico classico. Effetto idrofobico non classico. Progettazione host-guest basata sull’effetto idrofobico non classico. Riconoscimento molecolare: Cooperatività. Complementarietà e preorganizzazione. Costanti di binding. Effetto template. Interazioni π donatore-accettore. Folding controllato da interazioni donatore-accettore. Controllo termodinamico nella chimica supramolecolare. Self-assembly: Caratteristiche del self-assembly. The directional-bonding approach. Libreria molecolare. The weak-link approach. Pseudorotaxani, rotaxani e catenani. Strategie di sintesi. Macchine molecolari artificiali. Sintesi di catenani mediante la chimica di coordinazione. Materiali organici semiconduttori: Elettronica molecolare. Polimeri conduttori. Formazione di bande molecolari. Isolanti, semiconduttori e conduttori. Metalli e semiconduttori. Drogaggio chimico. Polaroni. Bipolaroni. Conduzione elettrica nei materiali organici. Progettazione molecolare. Solitoni. Relazione tra morfologia e conduzione nei polimeri conduttori. Luminescenza. Formazione di eccitoni. Proprietà elettroniche degli eccitoni. Processo di elettroluminescenza. OLED. Struttura degli OLED. Meccanismo di elettroluminescenza nei semiconduttorii organici. Barriere energetiche negli OLED. OLED multistrato. Efficienza quantica. Emissione fotoni. Efficienza interna ed esterna. Controllo dell’efficienza luminosa. Strato emettitore. Materiali per OLED. Smoled. Materiali per anodo, HTL, ETL e catodo. Emettitori dopanti. FRET. DEXTER. Dispositivi polimerici. POLED. Materiali HTL e HIL. Tuning del colore mediante calibrazione del gap HOMO/LUMO. Polialchiltiofeni. Oligomeri. Trasportatori di lacune ed elettroni. Emettitori dopanti. OLED fosforoscenti (PHOLED). Emettitori fosforoscenti.Celle solari organiche: Principi di funzionamento. Celle solari organiche monostrato e a doppio strato donatore-accettore. Efficienza quantica. Dispositivi BHJ. Tipologie di celle. Celle colorante/colorante. Cella tandem. La cella di Graetzel (cella colorante/TiO2). Efficienza cella di Graetzel. Composizione celle di Graetzel moderne. Black Dye. Coloranti sintetici. Celle di Graetzel a perovskite. Celle polimero/colorante. Celle polimero/polimero. Celle polimero/fullerene. Celle polimero/nanotubi di carbonio. Celle polimero/quantum-dot. Celle solari organiche con dispositivo BHJ basate sul grafene. Celle solari trasparenti.Polimeri coniugati:Sintesi di polimeri coniugati.Attività di laboratorio: Assemblaggio e caratterizzazione funzionale di DSSC. Assemblaggio e caratterizzazione UV-vis di OLED.

1.Appunti dalle lezioni.

2. Articoli recenti di letteratura

http://studium.unict.it/dokeos/2016/main/document/document.php?cidReq=1008457C0&curdirpath=/

Esame orale

1. Complementarietà e Preorganizzazione

2. Oled

3. Celle solari organiche

4. Differenza fra effetto idrofobico classico e non classico

5. Conducibilità nei composti organici