Evaluación computacional de la estructura y propiedades moleculares de polifenoles y cumarinas para uso en celdas solares sensibilizadas por colorante
Diferentes sistemas moleculares, con potencial uso en celdas solares sensibilizadas por colorante, fueron estudiados en este trabajo de tesis: a) colorantes orgánicos libres de metal derivados de cumarinas; y b) colorantes orgánicos naturales, como flavonoides, antocianinas y algunos compuestos fenó...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2015 |
| País: | México |
| Institución: | Centro de Investigación en Materiales Avanzados |
| Repositorio: | Fuente de Objetos Científicos Open Access del CIMAV |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:cimav.repositorioinstitucional.mx:1004/71 |
| Acceso en línea: | http://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/71 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | info:eu-repo/classification/cti/2 info:eu-repo/classification/cti/23 info:eu-repo/classification/cti/2301 |
| Sumario: | Diferentes sistemas moleculares, con potencial uso en celdas solares sensibilizadas por colorante, fueron estudiados en este trabajo de tesis: a) colorantes orgánicos libres de metal derivados de cumarinas; y b) colorantes orgánicos naturales, como flavonoides, antocianinas y algunos compuestos fenólicos de menor tamaño. Todas las moléculas fueron calculadas a través de la teoría de funcionales de la densidad (DTF) y DFT dependiente del tiempo para obtener optimización de la geometría, frecuencias, energías y el espectro de absorción ultravioleta visible. Fueron probados los funcionales de la densidad GGA hibrido B3LYP, Meta-GGA M06-L y los MetaGGA híbridos M06, M06-2X y M06-HF, combinados con el conjunto base MIDIY. De acuerdo a la aproximación entre el espectro de absorción teórico y experimental, y a los niveles de energía HOMO y LUMO obtenidos, el funcional elegido fue M06, el cual fue usado para obtener la optimización de la geometría y las energías, además del espectro de absorción para sistemas pequeños y medianos. En los sistemas de mayor tamaño el espectro de absorción UV-Vis fue obtenido mediante M06-2X. Como una excepción, los compuestos fenólicos fueron calculados con el nivel de cálculo B3LYP/6-311G(d), por sus pocos átomos. Del estudio de cumarinas se obtuvo una metodología confiable para la selección del mejor colorante en un grupo de candidatos, usando la fuerza impulsora de inyección electrónica (inject) de los niveles de energía HOMO LUMO y los parámetros de reactividad química. Además se estudió el efecto del tamaño del puente en cumarinas y la propuesta de novedosos sistemas derivados de cumarinas con puente extendido como una opción más eficiente. Una metodología similar fue empleada para el estudio de los colorantes naturales como flavonoides, antocianinas y compuestos fenólicos, resultando en su mayoría una opción como fotosensibilizadores naturales en la celda, de los cuales antocianinas obtuvieron las mejores propiedades electrónicas con potencial uso en celdas sensibilizadas por colorante. |
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