# name
Theoretical study of excited states in molecules and molecular aggregates relevant for optoelectronic applications

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Departament de Ciència dels Materials i Química Física

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng]  In this thesis, different organic and organometallic molecules with interest for optoelectronic applications have been studied from a computational standpoint. The work presented in this thesis belongs to the molecular quantum chemistry field and in particular to the investigation of the low- lying electronic excited states involved in the target photophysical processes.

Chapter 1 is devoted to the study of the absorption process of several organic dyes with potential application in dye-sensitized solar cells (DSSCs). In particular, the influence of the nature of the π- bridge in donor-acceptor dyes has been investigated. The photophysical properties of the dyes are rationalized based on geometrical characteristics and their electronic structure. The charge transfer nature of the optical state has also been investigated with several computational tools. Solvent effects on the absorption of the dye have also been considered and simulated to give an explanation to experimental observations.

Chapter 2 deals with phosphorescent Ir(III) complexes that have interest as triplet emitters for organic light-emitting diodes (OLEDs). All the studies presented in this chapter have been done in collaboration with the experimental group of Prof. Inamur Rahman Laskar at the Birla Institute of Technology and Science (BITS) in Pilani, India, and his coworkers. After our first collaborations, we became interested in Ir(III) complexes exhibiting aggregation induced emission (AIE). This is a  very interesting phenomenon where the emission intensity is enhanced in the solid state compared  to dilute solution. Systems presenting the AIE are very attractive for a wide range of applications other than OLEDs. In this chapter, a section is devoted exclusively to analyze the evolution of this field and the principal mechanisms proposed to explain this phenomenon. It does not pretend to be a complete review from the literature, but rather a critical assessment with personal thoughts on the subject. As for the results, we were interested to understand how the photophysical properties are influenced by the presence of different ligands on the Ir(III) complexes and by the presence of intermolecular interactions. The absorption and emission of the studied complexes has been characterized and different approaches have been taken to give an explanation to experimental observations from our partners.

In Chapter 3 a study on the photophysics of sulfur bridged naphthalene dimers is presented. This work was partially done during a research stay in the group of Prof. Mario Barbatti at the Institut de Chimie Radicalaire in Marseille (France). Herein we were interested in explaining the dependence of the photoluminescence of the aforementioned dimers on the oxidation state of the sulfur atom at the bridge. Experimental work on these compounds and related ones had been previously reported. An explanation for the different luminescence however was not given for the naphthalene dimers.  In this chaper we have tackled this problem by characterizing the excited states and crossings between the ground and first excited state PESs.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[cat]  En aquesta tesi s’han aplicat els mètodes de la química quàntica molecular per estudiar des del punt de vista de la fotofísica, les característiques principals de l’estructura electrònica d’un conjunt de molècules orgàniques i organometàl·liques amb interès per aplicacions optoelectròniques. En particular, s’han estudiat per una part colorants orgànics amb propietats òptiques adients per ser emprats com a sensibilitzadors en cel·les solars sensibilitzades amb colorant (DSSCs en anglès). En una altra direcció, s’han investigat una sèrie de complexos d’Ir(III) amb potencial aplicació com a compostos emissors en díodes orgànics emissors de llum (OLEDs en anglès). Aquests complexos també presenten el fenomen d’emissió induïda per agregació (AIE en anglès), en el que la intensitat d’emissió augmenta en l’estat sòlid en comparació a la feble o inexistent luminiscència mesurada en dissolucions diluïdes. Els sistemes que presenten AIE son molt atractius per un gran varietat d'aplicacions. En aquesta tesi, una secció s’ha dedicat exclusivament a analitzar l’evolució d’aquest camp i dels principals mecanismes proposats per explicar el fenomen de l’AIE, aportant una valoració crítica amb opinions personals sobre el tema en qüestió. Finalment, aquest treball inclou també la investigació computacional de les propietats fotofísiques de dímers de naftalè enllaçats per un pont basat en sofre, amb potencial aplicació en dispositius orgànics fotovoltaics (OPVs en anglès) i OLEDs. En aquest cas estàvem interessats en explicar la dependència de la fotoluminescència dels dímers estudiats amb l’estat d’oxidació de l’àtom de sofre del pont que connecta els monòmers de naftalè. Aquesta qüestió s’ha abordat caracteritzant els estats excitats i els encreuaments entre l’estat fonamental i el primer estat excitat.

# metadata.dc.source[].value
Tesis Doctorals - Departament - Ciència dels Materials i Química Física

# metadata.dc.title[].value
Theoretical study of excited states in molecules and molecular aggregates relevant for optoelectronic applications