SFB 1249:  N-Heteropolyzyklen als Funktionsmaterialien

• Fachliche Zuordnung: Chemie ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Physik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281029004

Ziel dieses Forschungsverbundes ist die Entwicklung neuer organischer Funktionsmaterialien mit gezielt steuerbaren elektronischen Eigenschaften und deren Anwendung als photoaktive Komponenten und organische Halbleiter. Das Konzept basiert auf der Ausnutzung der N  CH-Isosterie (sowie der NH  [CH]--Isosterie) in Kombination mit der Anzahl und Ringgröße von kondensierten Heterozyklen zur gezielten Steuerung der elektronischen und optischen Eigenschaften bei unveränderter Molekülgestalt. Voraussetzung für einen rationalen Zugang zu diesen neuen Materialien ist ein detaillierteres Verständnis der zugrundeliegenden Elementarprozesse, d.h. sowohl der molekularen Aggregation (und deren Steuerung durch schwache intermolekulare Wechselwirkungen), der Strukturbildung an Grenzflächen, der elektronischen Anregung und des Ladungstransports. Die geplanten Arbeiten umfassen das gesamte Spektrum von der synthesechemischen Methodenentwicklung, der strukturanalytischen bzw. spektroskopischen Charakterisierung und theoretischen Modellierung der Moleküle, Aggregate und Filme bis hin zur Frage, wie sich die Moleküleigenschaften in den optoelektronischen Materialeigenschaften u.a. auch in Bauelementen manifestieren. Ein neuer Schwerpunkt wird die gezielte Untersuchung von N-heterozyklischen Radikalen und Diradikalen sein, die im Kontext des Ladungstransfers und ihrer nicht-linearen optischen Eigenschaften relevant sind. Zudem werden in der kommenden Antragsperiode verstärkt Aspekte der Photophysik und insbesondere der molekularen Polaritonik hinzukommen, also der Untersuchung und Änderung der Eigenschaften von Molekülen in einer resonanten optischen Kavität.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

• A01 - Synthese von N-Heteroacenen und -arenen (Teilprojektleiter Bunz, Uwe F. H. )
• A02 - Azapyren- & Azaperopyren-Derivate als organische Funktionsmaterialien (Teilprojektleiter Gade, Lutz H. )
• A03 - Azaindolocarbazole und -erweitere Phenanthridinderivate als Organische Materialien (Teilprojektleiter Hashmi, A. Stephen K. )
• A04 - Nichtplanare heterozyklische Elektronenakzeptormoleküle für die organische Elektronik (Teilprojektleiter Mastalerz, Michael )
• A05 - Elektronendonoren unterschiedlicher Dimensionalität abgeleitet von verbrückten Triphenylaminen (Teilprojektleiter Kivala, Milan )
• B01 - Theoretische Beschreibung und Vorhersage molekularer Eigenschaften von N-Heteropolyzyklen und Transportparametern im Material (Teilprojektleiter Dreuw, Andreas )
• B02 - Bottom-up Modellierung der Energie- und Ladungstransporteigenschaften von N-Heteropoylzyklen mit Hilfe von Multiskalen-Methoden (Teilprojektleiter Elstner, Marcus )
• B03 - Spektroskopische Untersuchung von N-Heteropolyzyklen mittels Matrixisolation (Teilprojektleiter Himmel, Hans-Jörg )
• B04 - Untersuchung der ultraschnellen Dynamik in Polyheterozyklen mittels multidimensionaler Femtosekundenspektroskopie (Teilprojektleiter Buckup, Tiago ;  Motzkus, Marcus )
• B05 - Visualisierung von Struktur und Funktion im Elektronenmikroskop (Teilprojektleiter Schröder, Rasmus R. )
• B06 - Grenzflächen mit N-Heteropolyzyklen: Morphologien, elektronische Eigenschaften und Dynamiken elektronisch angeregter Zustände (Teilprojektleiterin Tegeder, Petra )
• B07 - Theoretische Modellierung kleiner Molekülverbände von N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiter Höfener, Sebastian )
• B08 - Dynamische Prozesse von N-Heteropolyzyklen im Regime der starken Licht-Materie-Kopplung (Teilprojektleiter Vendrell, Oriol )
• C01 - Herstellung, Charakterisierung und Integration Organischer Dünnschicht-Transistoren (Teilprojektleiter Klauk, Hagen )
• C06 - Ladungstransport und intermolekulare Schwingungen in kristallinen halbleitenden N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiterin Zaumseil, Jana )
• C07 - Bipolare Materialien auf der Basis von N-Heterozyklen für neue Speicher-Anwendungen (Teilprojektleiter Kemerink, Martijn )
• C08 - Steuerung des Aggregationsverhaltens von N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiterin Backes, Claudia )
• C09 - Starke Licht-Materie-Kopplung mit N-Heteropolyzyklen und ihren Radikalen (Teilprojektleiterin Zaumseil, Jana )
• C10 - Theoretische Untersuchung der Stabilität und Reaktivität von offenschaligen N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiterin Gryn`ova, Ganna )
• Z - Geschäftsstelle des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Gade, Lutz H. )

Abgeschlossene Projekte

• C02 - N-Heteropolyzyklen auf Graphen (Teilprojektleiterin Backes, Claudia )
• C03 - Charakterisierung molekularer Wechselwirkungen in der kondensierten Phase und an Grenzflächen durch IR-Spektroskopie (Teilprojektleiterin Pucci, Annemarie )
• C04 - Untersuchung der optoelektronischen Eigenschaften von N-heterozyklischen Verbindungen und deren Anwendung in Photovoltaischen Dioden (Teilprojektleiterin Vaynzof, Yana )
• C05 - Mobilität von Ladungsträgern in selbst-assemblierten Monolagen (Teilprojektleiter Bunz, Uwe F. H. ;  Wöll, Christof )

• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Beteiligte Hochschule: Karlsruher Institut für Technologie
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF)
• Sprecher: Professor Dr. Lutz H. Gade