In this work, we examined how photoluminescence in poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) is affected by morphology, dictated by the mode of preparation. For that, MEH-PPV dilute solutions in good and non-solvents, thick cast films with poly[methylmethacrylate] (PMMA) as inert matrix and spin-coated thin films were prepared. These systems were studied by steady-state and time-dependent fluorescence spectroscopy and electronic microscopy. Unexpected photoluminescent behavior was detected in solutions and films and it was related to different excitons modulated by MEH-PPV conformation. By semi empirical calculations we obtained the singlet and triplet state energies of an MEH-PPV model system and, from time-resolved fluorescence spectroscopy, the existence of short-lived excited states was revealed, enabling us to infer on possible singlet fission in MEH-PPV-based systems.

Este trabalho descreve as propriedades fotofísicas (espectros de excitação e de fluorescência, rendimento quântico e tempo de meia-vida de fluorescência) do poli(2,7-9,9'diexil-fluoreno-diil) em soluções diluídas, de quatro solventes (tolueno, tetraidrofurano, clorofórmio e acetato de etila) e no estado sólido. Os espectros de fotoluminescência são característicos da conformação desordenada da cadeia principal, denominada forma α. Espectros eletrônicos de absorção foram simulados para oligômeros de 1 a 11 meros, indicando que o comprimento crítico de conjugação está entre 6 e 7 meros. Os valores teóricos do momento de dipolo mostraram que a conformação helicoidal formada se repete a cada 8 unidades por volta. Mostra-se ainda que no estado sólido ocorrem processos de transferência de energia que levam a uma diminuição do tempo de meia-vida de fluorescência. Com base nos espectros obtidos, pode-se concluir que a fotoluminescência e a eletroluminescência descrita na literatura são provenientes das mesmas unidades emissoras.

This work reports the photophysical properties (excitation and fluorescence spectra, fluorescence quantum yield, fluorescence lifetimes) of the poly(2,7-9,9'-dihexylfluorene-dyil) in dilute solutions of four solvents (toluene, tetrahydrofuran, chloroform and ethyl acetate) as well as the properties in solid state. Photoluminescence showed spectra characteristic of disordered α-backbone chain conformation. Simulation of the electronic absorption spectra of oligomers containing 1 to 11 mers showed that the critical conjugation length is between 6 and 7 mers. We also estimated the theoretical dipole moments which indicated that a coil conformation is formed with 8 repeating units per turn. We also showed that some energy transfer process appears in solid state which decreases the emission lifetime. Furthermore, based on luminescent response of the systems herein studied and electroluminescent behavior reported on literature, both photo and electroluminescence emissions arise from the same emissive units.

As propriedades fotofísicas de um poli(metacrilato de metila) (PMMA) contendo 1,6 mol % de grupos etil-carbazolila aleatoriamente distribuídos pela cadeia, foram estudadas pelas técnicas de espectroscopia de fluorescência em condições fotoestacionárias e com resolução temporal. O material foi preparado a partir da esterificação do poli(metacrilato de metila- co-ácido metacrílico) com 9H-carbazolila-9-etanol. A temperatura ambiente, o espectro de fluorescência que se obtém para a amostra em solução é devido ao lumóforo isolado. Em filme, suas características espectroscópicas se tornam mais complexas, com contribuições do lumóforo isolado, dímeros formados no estado eletrônico fundamental e excímeros. A 77 K, a emissão obtida das amostras, tanto em filme quanto em solução, apresenta também a contribuição da fosforescência, que ocorre na mesma região espectral que a emissão de fluorescência dos agregados emissores. Os diversos tipos de relaxações mecânicas do polímero puderam ser observados através dos espectros de fluorescência do filme, obtidos na faixa de temperatura de 30 a 410 K e são similares àqueles relativos ao PMMA. Os dados obtidos por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) são comparados aos dados fornecidos pela espectroscopia de fluorescência e as temperaturas onde ocorrem estas relaxações puderam ser determinadas. Assim os processos da γ-relaxação, que é resultante de movimentos de pequenos segmentos de cadeia, ocorrem a 120-130 K (observados por espectroscopia de fluorescência), a β-relaxação, resultante dos movimentos de grupos éster laterais (observada por DMTA e espectroscopia de fluorescência), a 310 K e α-relaxação (temperatura de transição vítrea) ocorre a 380 K (observada por DSC e DMTA).

The photophysical properties of solutions and films of poly(methyl methacrylate) (PMMA) containing 1.6 mol % of randomly distributed pendant ethyl carbazolyl groups have been studied under steady-state and time-resolved conditions. The polymer was prepared by esterification of poly(methyl methacrylate-co-methacrylic acid) by 9H-carbazole-9-ethanol. At room temperature, the steady-state fluorescence spectrum is attributed to isolated lumophores in solution, but is much more complex in films where emission is detected from isolated groups, ground-state dimers and excimers. At 77 K, emission from both solutions and films contains a component of phosphorescence whose wavelengths overlap fluorescence from excited ground-state dimers and excimers. From the temperature dependence of the steady-state emission spectra of the films, recorded from 30 to 410 K, several types of relaxation processes are identified at temperatures similar to those of unmodified PMMA. Data by differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and fluorescence spectroscopy are compared. They include the γ-relaxations from motions of small segments of the chains at 120-130 K (by fluorescence spectroscopy), the β-relaxation from motions of lateral ester groups (by DMTA and fluorescence spectroscopy) at 310 K and α-relaxations (glass transition onset) at 380 K (by DSC and DMTA).