Presente no petróleo bruto como também em resíduos de petróleo pesado, o asfalteno é uma substância formada pela mistura complexa de compostos orgânicos de alta massa molecular. Os asfaltenos são substâncias conhecidas por serem os constituintes mais refratários do petróleo. Suas moléculas são complexas e incluem anéis poliaromáticos associados com cadeias alifáticas laterais longas e curtas e vários grupos funcionais com heteroátomos (S, N, O). As amostras de asfaltenos usados nesta pesquisa produziram resultados de RMN 1H e 13C, na determinação da porcentagem de Hidrogênios e Carbonos aromáticos e alifáticos. O DRX das amostras forneceram parâmetros de cristalitos e caracterizações estruturais de matéria orgânica amorfa por meio de posições de picos detectados e suas intensidades. Foi realizada a análise de MEV que mostrou a composição e mapeamento elementar das amostras. O gap de energia (Eg) dos asfaltenos foi determinado analisando os dados usando o gráfico de Tauc. As concentrações dos metais medidas por Espectrometria de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS) permitiu a determinação de sete elementos na fração asfalteno.
As frações de asfaltenos foram obtidas em parceria com o Setor de Geologia e Geoquímica do Laboratório de Engenharia e Exploração de Petróleo (LENEP) da Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF) e são procedentes da Bacia Paraná, estado de São Paulo. Seis amostras representativas foram selecionadas para esta pesquisa, sendo quatro amostras de fáceis sedimentares, independentemente de sua localização geográfica: Interduna Seca (amostras 12, 13, 22); Foreset de Duna (amostra 23); Interduna Úmida (amostras 09, 24).
Nesta pesquisa foi possível o depósito de uma patente. A presente patente de invenção consiste no desenvolvimento de semicondutores orgânicos à base de asfaltenos com a imida N,N'-bis(4-carboxifenil)-1,4,5,8-naftalenodiimida (CNDI), visando aplicação em diferentes dispositivos eletrônicos, tais como células solares orgânicas, transistores orgânicos e diodos orgânicos emissores de luz. A ligação ? conjugada, presente em asfaltenos e imidas, confere altas afinidades eletrônicas, estabilidades química e térmica a estas moléculas tornando-as candidatas promissoras para materiais eletrônicos de alto desempenho, particularmente para semicondutores orgânicos. Os filmes de asfalteno com imida foram feitos utilizando o método de drop-casting. Depois de preparados, os filmes foram submetidos a medidas de impedância com potencial de 500 mV e na faixa de frequência de 1 a 10 MHz, na presença e na ausência de luz, bem como medidas de absorção no UV-visível na faixa de 350 a 700 nm e por fim foi feito o Band Gap usando o gráfico de Tauc, com o valor de 3,05 eV. Os resultados mostraram que os filmes apresentam uma banda de absorção na região do ultravioleta, relativo às excitações eletrônicas da banda de valência para a banda de condução do semicondutor. E a presença de um único semicírculo no diagrama de Nyquist indica um único processo de relaxação. O semicírculo parcial visto nos asfaltenos implica um relaxamento relativamente mais forte devido à polaridade nos (alto peso molecular). Em cada semicírculo é encontrada uma boa correspondência entre pontos experimentais e linhas de ajuste com dispersão mínima. Observa-se também que ambas as amostras de asfaltenos são semelhantes. E por fim, trazendo como vantagens o baixo custo, leveza e flexibilidade mecânica.
Portanto, os filmes produzidos a partir de asfalteno e imida apresentaram potencial como semicondutor, úteis na fabricação de dispositivos eletrônicos, por exemplo, células fotovoltaicas, dispositivos de memória, dispositivos de computação e outros dispositivos eletrônicos. Tais materiais eletrônicos orgânicos são especialmente úteis em dispositivos optoeletrônicos, por exemplo, fotodiodos (por exemplo, células fotovoltaicas), fototransistores, fotomultiplicadores, circuitos ópticos integrados, fotorresistores e semelhantes.
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