Photophysikalische und Photoelektrische Eigenschaften Phthalocyanine-basierter MOF-Dünnschichten

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Bräse; Professor Dr. Thomas Heine; Professor Dr. Christof Wöll
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316868143

Das Ziel des hier vorgelegten Antrags für die zweite Förderperiode des SPP1928 ist die Herstellung chromophor-basierter, kristalliner und geordneter MOF-Dünnschichten (SURMOFs), aufgewachsen auf leitfähigen und/oder transparenten Substraten. Zusätzlich zu den bisher im Rahmen des SPP erfolgreich untersuchten Porphyrinen (PPs) werden wir uns auf Phthalocyanine (PCs) und Porphyrazine (PYs) fokussieren, die aufgrund ihrer Absorptionseigenschaften bei höheren Wellenlängen die bereits hergestellten PPs ausgezeichnet komplementieren. Die monolithischen SURMOF-Dünnschichten werden mittels photophysikalischer und elektrochemischer Methoden analysiert werden. In ausgesuchten Fällen werden die photophysikalischen bzw. elektrochemischen Eigenschaften der Systeme für verschiedene Anwendungen, z.B. in der Photovoltaik, eingesetzt werden. Die vorgestellten Arbeiten ergänzen und erweitern die bereits während der ersten Phase des SPP1928 erfolgreich untersuchten PP-basierten SURMOFs. Besonders hervorzuheben sind dabei die höhere Stabilität von PCs und PYs, die speziell für die technische Anwendung, ganz besonders in der Photovoltaik bzw. in der Photo-Elektrochemie, von großer Bedeutung ist. Unsere Erfahrung, die wir während der ersten Phase des SPP bzgl. der theoretischen Beschreibung der photophysikalischen Eigenschaften von PP-basierten SURMOFs gewinnen konnten, wird uns dabei helfen, eine große Anzahl von PCs und PYs bereits vor ihrer Synthese in silico zu untersuchen. Dieser Schritt ist essentiell, da sich die Synthese von PCs und PYs deutlich schwieriger gestaltet als die der PPs. Nur die PC- bzw. PY-Molküle, die aufgrund dieser in silico-Untersuchngen am vielversprechendsten eingestuft werden, sollen anschießend synthetisiert und zur Herstellung von SURMOFs eingesetzt werden. Die Lage-für-Lage Methode zur Herstellung von SURMOFs erlaubt es, hierarchische Strukturen herzustellen, in die Farbstoffe mit verschiedenen Absorptionseigenschaften eingebaut werden können. Aufeinanderfolgende Stapelung von PPs, PCs und PYs mit verschiedener Absorption bei zunehmenden Wellenlängen wird das Design von Photovoltaik-Geräten erlauben, die das gesamte Sonnenspektrum vom Ultravioletten bis ins Infrarote abdecken.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1928: Koordinationsnetzwerke als Bausteine für Funktionssysteme
• Internationaler Bezug: Irland
• Kooperationspartner: Professor Dr. Mathias O. Senge