O Laboratório de Materiais Optoeletrônicos (LAMOe), criado em 12 de Outubro de 2011 pelo prof. Dr. Thiago Cazati, é um dos que compõe os laboratórios de Física Experimental do Departamento de Física/ICEB da Universidade Federal de Ouro Preto.
Atua na caracterização das propriedades optoeletrônica de materiais orgânicos eletroativos, como moléculas e pequenas moléculas luminescentes, e a aplicação desses materiais em células solares (ver Figura 1).
Tem como linha de pesquisa o estudo das Propriedades Óticas e Elétricas de Sistemas de Semicondutores Orgânicos, Fotogeração de Cargas em Dispositivo Optoeletrônicos e Fabricação e Caracterização de Dispositivos Fotovoltaicos. Possui colaboração com diversos grupos de pesquisas de Minas Gerais, do Brasil e exterior na área de Eletrônica Orgânica.
Figura 1: Célula solar orgânica flexível de PET/ITO/P3HT:PCBM/Ca/Al fabricada no Laboratório de Materiais Optoeletrônicos do DEFIS em parceria com outros laboratórios brasileiros de pesquisa.
Infraestruturas e oportunidades:
O Laboratório localiza-se na ala sul do pavimento inferir do ICEB 1, sala 04 Fis.
Atualmente, o LAMOe conta com a seguinte infraestrutura laboratorial: laboratório de química, com diversos reagentes, vidrarias, termômetros, medidores de pH, cilindros de gases inertes, capelas de exaustão de gases, refrigerador, agitadores magnéticos e ultrassônicos, chapas aquecedoras; infraestrutura para confecção de filmes finos pela técnica de automontagem e pelo método gotejamento de solução (drop-casting); Equipamentos para caracterização por espectroscopia absorção UV-Vis (Ocean Optics) , fluorescência estacionária (RF5301 Shimadzu) e resolvida no tempo (FluoTime 200, PicoQuant).
O LAMOe possibilita aos acadêmicos dos cursos de física, química, engenharias e de áreas a fins atividades de pesquisa (graduação e pós-graduação) e extensão na área de semicondutores fluorescentes e dispositivos orgânicos, contribuindo para a formação de Recursos Humanos e para o desenvolvimento de novas tecnologias na área de materiais orgânicos eletroativos.
Linhas de pesquisa atuais
1. CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS ELETROATIVOS PARA OPTOELETRÔNICA
Objetivos: investigação de propriedades fotofísicas de materiais orgânicos eletroativos bem como a aplicação em eletrônica orgânica, através da fabricação de dispositivos fotovoltaicos conversores de energia.
2. CÉLULAS SOLARES À BASE DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS SOLÚVEIS EM ÁGUA: FABRICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO
Objetivos:células solares à base de moléculas orgânicas pequenas (smosc), do inglês small molecule organic solar cells, tiveram grandes avanços nos últimos anos, especialmente as que utilizam moléculas solúveis em água, que evitam o uso de solventes ambientalmente inconvenientes, tais como solventes clorados (por exemplo, clorobenzeno, diclorometano, etc), com a finalidade de reduzir os riscos à saúde e tornarem-se ainda mais ecológicas. Tais desenvolvimentos somente foram possíveis em virtude dos últimos progressos da sintetização de moléculas orgânicas pequenas solúveis com propriedades semicondutoras e do êxito de suas propriedades optoeletrônicas quando incorporada ao dispositivo. Neste projeto, propõe-se a utilização de uma série de moléculas orgânicas pequenas solúveis em água e de técnicas de processamentos de filmes finos para confecção de dispositivos fotovoltaicos conversores de energia. O domínio dessa área abre perspectivas para a fabricação de células solares orgânicas a partir de novos materiais de baixo custo, baixo risco à saúde e ao meio ambiente, e de altos valores de eficiência de conversão energética que possam ser utilizados como fontes alternativas de energia renovável e ecológica. O desenvolvimento deste projeto deverá promover o desenvolvimento de novas tecnologias no estado de minas gerais, contribuindo para a formação de recursos humanos nesta área.
3. FOTOGERAÇÃO EM SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DE SEMICONDUTORES ORGÂNICOS
Objetivos: os dispositivos fotovoltaicos orgânicos, contendo moléculas orgânicas conjugadas, tem se desenvolvido desde a década de noventa e vem assumindo um papel de tecnologia emergente importante em geração de energia a partir da absorção solar. Este projeto visa o entendimento dos processos eletrônicos e ópticos (fotogeração, transporte e recombinação de cargas) importantes para o controle do desempenho das células solares. As técnicas para isto envolvem várias formas de espectroscopia óptica ultra-rápida, categorizadas na escala de tempo de dezenas de femtossegundos (fs) a milissegundos (ms). É nesta escala de tempo que ocorrem os vários tipos processos envolvidos na operação do dispositivo desde a absorção da radiação solar até a conversão em energia.
4. ESTUDO DAS PROPRIEDADES FLUORESCENTES DE MOLÉCULAS OEGANICAS CONJUGADAS EM PRESENÇA DE NANOTUBOS DE CARBONO
Objetivo: Para aumentar a quantidade de portadores extraíveis (cargas livres) nas células solares orgânicas é necessário adicionar um material que aceite carga elétrica (molécula aceitadora) evitando que o elétron excitado retorne ao estado fundamental emitindo. Neste sistema, as moléculas orgânicas conjugadas atuariam como materiais doadores de portadores de carga elétrica (molécula doadora), enquanto a função aceitadora pode ser obtida dos nanotubos de carbono (CNT, do inglês Carbon Nanotubes) e derivados. Este projeto consiste em analisar as propriedades fluorescentes de moléculas orgânicas conjugadas em presença de nanotubos de carbono de paredes multiplas (MWCNT, do inglês Multi Wall Carbon Nanotubes) funcionalizados com ácido carboxílico (MWCNT-COOH) através da análise fotofísica (absorção óptica, fluorescência estacionária e fluorescência resolvida no tempo) das misturas em solução. Os resultados podem evidenciar a ocorrência de supressões de fluorescência causada pelos MWCNT-COOH.
Trabalhos recentes:
- Synthesis, crystal structure, photophysical properties and theoretical studies of a novel bis(phenylisoxazolyl) benzene derivative A.C.F.de Brito, R.S.Correa, A.A.Pinto, M.J.S.Matos, J.C.Tenorio, J.G.Taylor, T.Cazati, Journal of Molecular Structure, Vol 1163, 5 July 2018, Pages 197-204
- Eccher J, Batista Almeida AC, Cazati T, von Seggern H, Bock H, Bechtold IH. Triplet exciplex electroluminescence from two columnar liquid crystal perylene derivatives. JOURNAL OF LUMINESCENCE. 2016;180 :31-37
- APOSTOL, PETRU, ECCHER, JULIANA, DOTTO, MARTA ELISA ROSSO, COSTA, CASSIANO BATESTTIN, Cazati, Thiago, HILLARD, ELIZABETH A., BOCK, HARALD, BECHTOLD, IVAN H. High rectification in organic diodes based on liquid crystalline phthalocyanines. PCCP. Physical Chemistry Chemical Physics (Print). Fator de Impacto(2014 JCR): 4,4930, v.17, p.32390 - 32397, 2015.
- RAMOS, RODRIGO, SIQUEIRA, MELISSA F., Cazati, Thiago, FARIA, ROBERTO M., CALDAS, MARILIA J. Polarized emission from stretched PPV films viewed at the molecular level. PCCP. Physical Chemistry Chemical Physics (Print). Fator de Impacto(2014 JCR): 4,4930, v.17, p.20530 - 20536, 2015.
- ROCHA, HUGO LEONARDO R., YOSHIOKA, NATHÁLIA A., Cazati, Thiago, MÜLLER, IDUVIRGES L., MANHABOSCO, TAÍSE M. Eletropolimerização pulsada para confecção de camadas transportadoras de cargas foto-geradas em dispositivos fotovoltaicos orgânicos. Polímeros (São Carlos. Online). Fator de Impacto(2014 JCR): 0,4740, v.24, p.88 - 93, 2013.
Fotos:
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Coordenador
Professor:
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Thiago Cazati - Bacharel em Física pelo Instituto de Física de São Carlos-USP (2000), mestrado em Ciências e Engenharia de Materiais pelo Instituto de Física de São Carlos (2003) e doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais pelo Instituto de Física de São Carlos (2007). Pós-doutorado pela Universidade de Durham, UK (2008). Atualmente é Professor Adjunto IV do Departamento de Física da Universidade Federal de Ouro Preto-UFOP. Tem experiência na área de Física, com ênfase em Física da Matéria Condensada, atuando principalmente nos seguintes temas: Estudo das propriedades Ópticas e Elétricas de filmes finos de materiais orgânicos semicondutores, caracterização e fabricação dispositivos Optoeletrônicos de materiais orgânicos, em particular os fotovoltaicos (OPVs) e estudo das propriedades de transporte de cargas fotogeradas em dispositivos orgânicos. Outra linha de pesquisa envolve espectroscopia de sistemas orgânicos conjugados, onde utiliza-se absorção, fotoluminescência e espectroscopia ultrarrápida para investigar a fotogeração de portadores de cargas, fenômenos de transferência de energia e relaxação energética. |
Contato:
Prof. Dr. Thiago Cazati
Departamento de Física-DEFIS
Universidade Federal de Ouro Preto
Campus Morro do Cruzeiro
Ouro Preto - MG CEP: 35400-000
Tel. +55 31 3559-1677
Sala 70, ICEB 01
e-mail: thcazati@iceb.ufop.br
http://wiki.fisica.ufop.br/index.php/Laboratório_de_Materiais_Optoeletrônicos_-_LAMOe