Synthese sowie Elektronen- und Energietransfer in Triarylaminen mit linearer und dendrimerer Struktur
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Untersuchung von Ladungstransferprozessen ist im Hinblick auf die (Weiter-) Entwicklung von optoelektronischen Bauteilen (OLED, OFET, OPV) von fundamentaler Bedeutung. Daher wurden im Rahmen dieses Projektes kleine Donor-Akzeptor-Verbindungen und größere Kaskaden synthetisiert und ihre photophysikalischen Eigenschaften mittels statischer sowie zeitaufgelöster Absorptions- und Emissionsspektroskopie untersucht. In allen Teilprojekten hat sich gezeigt, dass die Synthesen teilweise sehr schwierig sind und viel know-how erfordern. Besonders die Radikalisierung, die als letzter Schritt bei Verbindungen mit einem PCTM-Akzeptor durchgeführt wurde, war äußerst zeit- und substanzintensiv, da für jede Verbindung die Reaktionsbedingungen neu optimiert werden mussten. Über eine Variation der Donorstärke der TAAs konnte in PCTM-TAA-Verbindungen die freie Enthalpiedifferenz ΔG00 zwischen Grund- und erstem angeregten Zustand gezielt eingestellt werden und der Einfluss auf den Elektronentransfer beobachtet werden. Aufgrund einer kleinen elektronischen Kopplung und somit eines entsprechenden langlebigen Zustands konnte das bis jetzt am stärksten fluoreszierende organische π-Radikal untersucht werden. Mit offenschaligen Verbindungen als Kaskaden konnte erfolgreich eine Bevölkerung lokaler energetisch niedrig liegender Triplettzustände, die als Fallenzustände agieren können, vermieden werden. Jedoch waren überraschenderweise weder die Verbindungen ausreichend photostabil noch war der ladungsgetrennte Zustand langlebig genug, um in organischen Devices getestet zu werden. Die Untersuchung der Ladungsrekombination in zweidimensionalen TAA-Truxenon-Verbindungen hat gezeigt, dass die Anregung über alle drei Donor-Einheiten delokalisiert ist. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die elektronische Kopplung nicht ausschließlich auf den Abstand zurückgeführt werden kann, sondern dass auch die Konformation mit möglichen Verdrillungen zwischen den einzelnen Gruppen berücksichtigt werden muss. Daher kann eine Verbindung mit kleinerem Donor-Akzeptor-Abstand auch eine kleinere Kopplung haben, sofern eine starke Verdrillung den Effekt eines kleinen Abstands überkompensiert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Photoinduced charge separation and recombination in acridine-triarylamine-based redox cascades. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 1227-1243
M. Holzapfel, C. Lambert
- Highly Fluorescent Open-Shell NIR Dyes: The Time-Dependence of Back Electron Transfer in Triarylamine-Perchlorotriphenylmethyl Radicals. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20958-20966
A. Heckmann, S. Dümmler, J. Pauli, M. Margraf, J. Köhler, D. Stich, C. Lambert, I. Fischer, U. Resch-Genger
- Ultrafast charge-transfer dynamics of donor-substituted truxenones. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 11081-11089
J. Köhler, T. Quast, J. Buback, I. Fischer, T. Brixner, P. Nuernberger, B. Geiß, J. Mager, C. Lambert
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c2cp41061c)
