Optoelectronic properties of CuPc thin films deposited at different substrate temperatures

Structural and optical characterization of copper phthalocyanine thin film thermally deposited at different substrate temperatures was the aim of this work. The morphology of the films shows strong dependence on temperature, as can be observed by atomic force microscopy and x-ray diffraction spectroscopy, specifically in the grain size and features of the grains. The increase in the crystal phase with substrate temperature is shown by x-ray diffractometry. Optical absorption coefficient measured by photothermal deflection spectroscopy and optical transmittance reveal a weak dependence on the substrate temperature. Besides, the electro-optical response measured by the external quantum efficiency of Schottky ITO/CuPc/Al diodes shows an optimized response for samples deposited at a substrate temperature of 60 °C, in correspondence to the I-V diode characteristics.

Implementação de um sistema de eletroforese capilar com detecção de fluorescência induzida por laser

A capillary electrophoresis system using laser induced fluorescence detection is described. A Raman system equipped with a microscope has been used to focus the laser beam on the capillary giving a lateral resolution of 1.5 mm. The fluorescence signal of the analyte (ZnPcTS - tetrasulfonated zinc-phthalocyanine) was collected by the microscope objectives and analysed by a monochromator with confocal characteristics equipped with a CCD detector. Electropherograms obtained with this system were compared to those obtained on a commercial instrument, showing that the described system presents a lower detection limit and better resolution.

Uso do Blue Rayon para extração/concentração de compostos policíclicos em amostras ambientais

This is a review about the use of Blue rayon in the extraction and concentration of environmental contaminants in the aquatic environment. Blue rayon is an adsorbent composed of fibers covalently linked with copper phthalocyanine trisulphonate that has the ability to selectively adsorb polycyclic compounds. Blue rayon can be used in situ, in columns or in flasks. This method showed to be efficient in the extraction of important classes of environmental contaminants like the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), aromatic amines and phenylbenzotriazoles (PBTAs) and can be an important tool in monitoring studies for the evaluation of water quality.

Organização supramolecular da ftalocianina de cobalto(II) e seu efeito na oxidação do aminoácido cisteína

The interest in the chemistry of cobalt (II) tetrasulfonated phthalocyanine (PcTsCo) comes mainly from its macrocycle-ligand structure combined with their special chemical characteristics, such as high solubility, well-defined redox reactions and remarkable optical absorption in the visible region. In this work, we use layer-by-layer technique in order to assemble CoTsPc and poly(allylaminehydrochloride) (PAH) in hybrid supramolecular system. The electronic spectroscopy and cyclic voltammetry techniques were utilized to study PAH/CoTsPc multilayers growth and the cysteine catalytic oxidation. PAH/CoTsPc showed high electrochemical stability and worthwhile to mention is the remarkable influence of supramolecular arrangement on the final redox properties of the system.

Um exemplo de aplicação da Microscopia Raman na autenticação de obras de arte

In the present work, Raman Microscopy was employed in the characterization of the pigments used in a drawing assigned to Tarsila do Amaral, one of the most important Brazilian artists. The work (colored pencil on paper), supposedly produced in the 1920 decade, is of a very simple composition, where blue, green and brown were the colors used. Prussian Blue was found as the blue pigment, whereas green was a mixture of copper phthalocyanine and a yellow dye, probably a diarylide; the brown pigment was a carbonaceous compound. Prussian Blue was replaced by phthalocyanine as pigment since the end of the 1930's and the possibility that it could have been used as pigment in the 1920's can be ruled out.

BIOSSENSOR ELETROQUÍMICO BASEADO NA ENZIMA TIROSINASE PARA A DETERMINAÇÃO DE FENOL EM EFLUENTES

AbstractThis work describes the development of a biosensor based on the tyrosinase enzyme (Tyr) for the determination of phenol (PHEN) in laboratory effluent samples derived from ammoniacal nitrogen analysis of the water samples from the Muquém dam in the city of Cariús, CE, using square-wave voltammetry (SWV). The electrode modification consisted of the immobilization of gold nanoparticles, multi-walled carbon nanotubes, cobalt phthalocyanine, and Tyr on a glassy carbon electrode. The electrolyte, pH, enzyme quantity, and voltammetric parameters were optimized to detect PHEN. The analytical curves presented a linear range from 4.97 × 10-6 mol L-1 to 6.10 × 10-5 mol L-1, and the detection limit (DL) and quantitation limit (QL) values were 4.81 × 10-6 mol L-1 and 4.97 × 10-6mol L-1, respectively. The repetition of measurements with the same biosensor and repetition for three other prepared biosensors exhibited a relative standard deviation (RSD) of 5.50 and 1.75%, respectively. The percentage recovery of PHEN in effluent samples varied from 86.40 to 105.04%. The stability of the biosensor was evaluated (at 21 days) with satisfactory results, showing 97.86% of the initial response. Moreover, the DL and recovery percentages agreed with the established values from CONAMA and ABNT, respectively. Thus, the electrode configuration developed seems a promising tool in the detection and quantification of PHEN in complex samples.

Determination of carbon monoxide using a coated quartz crystal sensor

Carbon monoxide was detected and determined by a piezoelectric quartz crystal sensor coated with nickel(II)-phthalocyanine 50 % (v/v) solution in glycerine. Studies on the effect of temperature, flow rate, and some possible interferents were carried out. Calibration curves, sensor stability (lifetime) and the precision of measurements were also verified. The resulting selectivity is probably due to the coordinative binding between the electronically unsatured metal complexes and the analyte. The analytical curve is linear in the concentration range 0.10 to 1.0 % (v/v).

Signature optique d’effet Stark dans une bicouche de CuPc:C60

Les hétérojonctions formées de deux matériaux, un donneur et un accepteur (D/A), sont la base de la majorité des mélanges photovoltaïques organiques. Les mécanismes de séparation des charges dans ces systèmes représentent aujourd'hui l'un des sujets les plus chauds et les plus débattus dans ce domaine. Nous entrons au coeur de ce débat en choisissant un système D/A à base de phtalocyanine de cuivre (CuPc) et de fullerène (C60). Pour sonder les états excités de nos molécules et obtenir de l'information sur les phénomènes à l'interface D/A, nous réalisons une expérience pompe-sonde, appelée absorption photoinduite (PIA). Nous y mesurons le changement fractionnaire de transmission au travers de l'échantillon. Les mesures de PIA sont réalisées à l'état de quasi équilibre, à T=10K. Nous observons une modulation prononcée dans la région du photoblanchiment de l'état fondamental qui nous indique que la pompe induit un décalage du spectre d'absorption de l'état fondamental. Ce décalage peut être expliqué par deux processus : soit l'échantillon est chauffé par la pompe (effet thermique) ou bien des charges sont créées à l'interface entre les deux matériaux (effet Stark). La dépendance en température du spectre d'absorption entre 10K et 290K montre une signature thermique pour un changement de température de 80K. Grâce au ratio des raies Raman anti-Stokes et Stokes, nous démontrons que la pompe chauffe l'échantillon de 34 K, température insuffisante pour attribuer notre signal à un effet thermique. Nous évaporons ensuite la bicouche CuPc/C60 sur de l'ITO et du saphir, substrats qui possèdent des conductivités thermiques différentes et nous observons le même signal de PIA, excluant par le fait même l'hypothèse de l'effet thermique. Puisque notre étude est comparable à la spectroscopie à effet Stark, nous procédons à une analyse similaire en comparant notre signal de PIA au spectre de la transmittance et à ses dérivés première et seconde. Nous observons alors que notre signal reproduit presque parfaitement la dérivée seconde de la transmittance. Ces résultats sont conformes à une signature optique d'effet Stark due à la création de charges à l'interface D/A.

Thermal characterization of doped polyaniline and its composites with CoPc

Thermal diffusivity of the composites of camphor sulphonic acid (CSA) doped polyaniline (PANI) and its composites with cobalt phthalocyanine (CoPc) has been measured using open cell photoacoustic technique. Analysis of the data shows that the effective thermal diffusivity value can be tuned by varying the relative volume fraction of the constituents. It is seen that polaron assisted heat transfer mechanism is dominant in CSA doped PANI and these composites exhibit a thermal diffusivity value which is intermediate to that of CSA doped PANI and CoPc. The results obtained are correlated with the electrical conductivity and hardness measurements carried out on the samples

Thermal characterization of doped polyaniline and its composites with CoPc

Thermal diffusivity of the composites of camphor sulphonic acid (CSA) doped polyaniline (PANI) and its composites with cobalt phthalocyanine (CoPc) has been measured using open cell photoacoustic technique. Analysis of the data shows that the effective thermal diffusivity value can be tuned by varying the relative volume fraction of the constituents. It is seen that polaron assisted heat transfer mechanism is dominant in CSA doped PANI and these composites exhibit a thermal diffusivity value which is intermediate to that of CSA doped PANI and CoPc. The results obtained are correlated with the electrical conductivity and hardness measurements carried out on the samples.

Synthesis and Characterization of Some Organic Semiconductors and Investigations on the Effect of Swift Heavy Ions on Their Properties

In this work polymers belonging to polyaniline and polyaniline doped with camphor sulphonic acid are synthesised. Cobalt phthalocyanine is an interesting candidate belonging to the tetramers. Studies on the composites containing cobalt phthalocyanine tetramer and polyaniline doped with camphor sulphonic acid for various concentration are also undertaken in order to understand the mechanism. RF plasma polymerised aniline and furfural are prepared. The structural and electrical properties are evaluated. The bombardment of swift heavy ions of these films are carried out and the effect of irradiation on their properties is also investigated.

Degenerate four wave mixing in some metal phthalocyanines and naphthalocyanines

Here we report measurements of third-order susceptibility χ(3), figure of merit F defined as χ(3)/α (where α is the absorption coefficient) and second hyperpolarizability 〈γ〉 of some metal substituted phthalocyanines and a naphthalocyanine in solutions of dimethyl formamide using degenerate four wave mixing at 532 nm under nanosecond excitation. It was found that among samples investigated, bis-naphthalocyanine possessed the highest value of 〈γ〉 followed by the bis-phthalocyanine. This observation is explained on the basis that bis-naphthalocyanine followed by bis-phthalocyanine has higher degree of π electron conjugation.

Electrochemical studies on Metal phthalocyanines

The primary aim of these investigations was to probe the elecnuchemical and material science aspects of some selected metal phthalocyanines(MPcs).Metal phthalocyanines are characterised by a unique planar molecular structure. As a single class of compounds they have been the subject of ever increasing number of physicochemical and technological investigations. During the last two decades the literature on these compounds was flooded by an outpour of original publications and patents. Almost every branch of materials science has benefited by their application-swface coating, printing, electrophotography, photoelectrochemistry, electronics and medicine to name a few.The present study was confined to the electrical and electrochemical properties of cobalt, nickel, zinc. iron and copper phthalocyanines. The use of soluble Pes as corrosion inhibitor for aluminium was also investigated.In the introductory section of the thesis, the work done so far on MPcs is reviewed. In this review emphasis is given to their general methods of synthesis and the physicochemical properties.In phthalocyanine chemistry one of the formidable tasks is the isolation of singular species. In the second chapter the methods of synthesis and purification are presented with necessary experimental details.The studies on plasma modified films of CoPe, FePc, ZnPc. NiPc and CuPc are also presented.Modification of electron transfer process by such films for reversible redox systems is taken as the criterion to establish enhanced electrocatalytic activity.Metal phthalocyanines are p- type semiconductors and the conductivity is enhanced by doping with iodine. The effect of doping on the activation energy of the conduction process is evaluated by measuring the temperature dependent variation of conductivity. Effect of thennal treatment on iodine doped CoPc is investigated by DSC,magnetic susceptibility, IR, ESR and electronic spectra. The elecnucatalytic activity of such doped materials was probed by cyclic voltammetry.The electron transfer mediation characteristics of MPc films depend on the film thickness. The influence of reducing the effective thickness of the MPc film by dispersing it into a conductive polymeric matrix was investigated. Tetrasulphonated cobalt phthalocyanine (CoTSP) was electrostatically immobilised into polyaniline and poly(o-toluidine) under varied conditions.The studies on corrosion inhibition of aluminium by CoTSP and CuTSP and By virtue of their anionic character they are soluble in water and are strongly adsorbed on aluminium. Hence they can act as corrosion inhibitors. CoTSP is also known to catalyze the reduction of dioxygen.This reaction can accelerate the anodic dissolution of metal as a complementary reaction. The influence of these conflicting properties of CoTSP on the corrosion of aluminium was studied and compared with those of CuTSP.In the course of these investigations a number of gadgets like cell for measuring the electrical conductivity of solids under non-isothermal conditions, low power rf oscillator and a rotating disc electrode were fabricated.

Koordinationschemie auf Oberflächen

Oberflächen, die reversibel auf einen externen Stimulus reagieren, werden als intelligente Oberflächen bezeichnet und sind von großem Interesse für Wissenschaft und Technik. Im diesem Rahmen haben wir ein modulares Synthesekonzept entwickelt, das die spontane Selbstorganisation funktionaler Adsorbatmoleküle auf Au(111) und HOPG ausnutzt. Das Design der Adsorbatmoleküle erlaubt eine modulare Synthese. Scheibchenförmige Moleküle wie Phthalocyanine und Porphyrine, die in der Peripherie Thioetherseitenketten tragen, dienen als Anbindungseinheiten. Das zentrale Metallatom dient als Anknüpfungspunkt für starre Einheiten, die aus Abstandshaltern und Funktionsträgern bestehen. Dieses Konzept erlaubt es sowohl die laterale Separation Funktionseinheiten einzustellen um es den Funktionsträgern zu ermöglichen ohne Behinderung durch Nachbarmoleküle ihre Funktion auszuüben. Für diese Arbeit waren Funktionseinheiten wichtig, deren Funktionen unter anderem Redoxaktivität, Photoschaltbarkeit, Komplexierung katalytisch aktiver Metalle und Immobilisierung onkogener Proteine umfassen. Zum Beleg dieses Konzeptes wurde ein starres Ferrocen-Derivat für die Postmodifizierung eines Zn-Phthalocyanin-SAMs verwendet. Die erhaltenen Filme wurden mittels C1s- und Fe2p-NEXAFS-Spektroskopie ebenso untersucht wie mittels TDS. Strukturell verwandte Komplexe konnten durch RSA charakterisiert werden.

Selbstassemblierte Monolagen und magnetisch strukturierte Submonolagen mit dia- und paramagnetischen Molekülen sowie Einzelmolekülmagneten auf Phthalocyanin- und Subphthalocyanin-Basis

Mit dieser Arbeit wurde die Selbstassemblierung von dia- und paramagnetischen Molekülen sowie Einzelmolekülmagneten auf Goldsubstraten und magnetisch strukturierten Substraten untersucht. Dazu wurden drei verschiedene Klassen an Phthalocyaninderivaten verwendet: Diamagnetische Subphthalocyanine, paramagnetische Phthalocyaninatometalle und Diphthalocyaninatolanthanidkomplexe. Alle synthetisierten Verbindungen sind peripher thioethersubstituiert. Die Alkylketten (a: n-C8H17, b: n-C12H25) vermitteln die Löslichkeit in vielen organischen Solventien und sorgen für eine geordnete Assemblierung auf einer Oberfläche, wobei die Bindung auf Gold hauptsächlich über die Schwefelatome stattfindet. Die aus Lösung abgeschiedenen selbstassemblierten Monolagen wurden mit XPS, NEXAFS-Spektroskopie und ToF-SIMS untersucht. Bei der Selbstassemblierung auf magnetisch strukturierten Substraten stehen die Moleküle unter dem Einfluss magnetischer Streufelder und binden bevorzugt nur in bestimmten Bereichen. Die gebildeten Submonolagen wurden zusätzlich mit X-PEEM untersucht. Die erstmals dargestellten Manganphthalocyanine [MnClPc(SR)8] 1 wurden ausgehend von MnCl2 erhalten. Hier fand bei der Aufarbeitung an Luft eine Oxidation zu Mangan(III) statt; +III ist die stabilste Oxidationsstufe von Mangan in Phthalocyaninen. Der Nachweis des axialen Chloridoliganden erfolgte mit Massenspektrometrie und FIR- sowie Raman-Spektroskopie. SQUID-Messungen haben gezeigt, dass die Komplexe 1 vier ungepaarte Elektronen haben. Bei den Subphthalocyaninen [BClSubpc(SR)6] 2 wurde der axiale Chloridoligand mit dem stäbchenförmigen Phenolderivat 29-H substituiert und die erfolgreiche Ligandensubstitution durch NMR- und IR-Spektroskopie sowie Massenspektrometrie an den Produkten [BSubpc(SR)6(29)] 30 belegt. Der Radikalcharakter der synthetisierten Terbiumkomplexe [Tb{Pc(SR)8}2] 3 wurde spektroskopisch nachgewiesen; SQUID-Messungen ergaben, dass es sich um Einzelmolekülmagnete mit einer Energiebarriere U des Doppelpotentialtopfs von 880 K oder 610 cm-1 bei 3a handelt. Zunächst wurden die SAMs der Komplexverbindungen 1, 2, 30 und 3 auf nicht magnetisch strukturierten Goldsubstraten untersucht. Die Manganphthalocyanine 1 bilden geordnete SAMs mit größtenteils flach liegenden Molekülen, wie die XPS-, NEXAFS- und ToF-SIMS-Analyse zeigte. Die Mehrzahl der Thioether-Einheiten ist auf Gold koordiniert und die Alkylketten zeigen ungeordnet von der Oberfläche weg. Bei der Adsorption findet eine Reduktion zu Mangan(II) statt und der axiale Chloridoligand wird abgespalten. Das beruht auf dem sog. Oberflächen-trans-Effekt. Im vorliegenden Fall übt die Metalloberfläche einen stärkeren trans-Effekt als der axiale Ligand aus, was bisher experimentell noch nicht beobachtet wurde. Die thioethersubstituierten Subphthalocyanine 2 und 30 sowie die Diphthalocyaninatoterbium-Komplexe 3 sind ebenfalls für SAMs geeignet. Ihre Monolagen wurden mit XPS und NEXAFS-Spektroskopie untersucht, und trotz einer gewissen Unordnung in den Filmen liegen die Moleküle jeweils im Wesentlichen flach auf der Goldoberfläche. Vermutlich sind bei diesen Systemen auch die Alkylketten größtenteils parallel zur Oberfläche orientiert. Im Gegensatz zu den Manganphthalocyaninen 1 tritt bei 2b, 30a, 30b und 3b neben der koordinativen Bindung der Schwefelatome auf Gold auch eine für Thioether nicht erwartete kovalente Au–S-Bindung auf, die durch C–S-Bindungsbruch unter Abspaltung der Alkylketten ermöglicht wird. Der Anteil, zu dem dieser Prozess stattfindet, scheint nicht mit der Molekülstruktur zu korrelieren. Selbstassemblierte Submonolagen auf magnetisch strukturierten Substraten wurden mit dem diamagnetischen Subphthalocyanin 2b hergestellt. Der Nachweis der Submonolagen war schwierig und gelang schließlich durch eine Kombination von ToF-SIMS, NEXAFS Imaging und X-PEEM. Die Analyse der ToF-SIMS-Daten zeigte, dass tatsächlich eine Modulation der Verteilung der Moleküle auf einem unterwärts magnetisch strukturierten Substrat eintritt. Mit X-PEEM konnte die magnetische Struktur der ferromagnetischen Schicht des Substrats direkt der Verteilung der adsorbierten Moleküle zugeordnet werden. Die Subphthalocyanine 2b adsorbieren nicht an den Domänengrenzen, sondern vermehrt dazwischen. Auf Substraten mit abwechselnd 6.5 und 3.5 µm breiten magnetischen Domänen binden die Moleküle bevorzugt in den Bereichen geringster magnetischer Streufeldgradienten, also den größeren Domänen. Solche Substrate wurden für die ToF-SIMS- und X-PEEM-Messungen verwendet. Bei größeren magnetischen Strukturen mit ca. 400 µm breiten Domänen, wie sie aufgrund der geringeren Ortsauflösung dieser Methode für NEXAFS Imaging eingesetzt wurden, binden die Moleküle dann in allen Domänen. Die diamagnetischen Moleküle werden nach dieser Interpretation aus dem inhomogenen Magnetfeld über der Probenoberfläche heraus gedrängt und verhalten sich analog makroskopischer Diamagnete. Die eindeutige Detektion der Moleküle auf den magnetisch strukturierten Substraten konnte bisher nur für die diamagnetischen Subphthalocyanine 2b erfolgen. Um die Interpretation ihres Verhaltens bei der Selbstassemblierung in einem inhomogenen Magnetfeld weiter voranzutreiben, wurde das Subphthalocyanin 37b dargestellt, welches ein stabiles organisches TEMPO-Radikal in seinem axialen Liganden enthält. Das paramagnetische Subphthalocyanin 37b sollte auf den magnetisch strukturierten Substraten in Regionen starker magnetischer Streufelder binden und damit das entgegengesetzte Verhalten zu den diamagnetischen Subphthalocyaninen 2b zeigen. Aus Zeitgründen konnte dieser Nachweis im Rahmen dieser Arbeit noch nicht erbracht werden.