Wirt-Gast-Komplexe auf Nanozeolith-Farbstoff-Basis als Pigmente zur Herstellung fotoschaltbarer bzw. chromophorer Polymerfolien

• Antragsteller: Dr. Bernd Grünler; Dr.-Ing. Hannes Richter; Professor Dr. Stefan Spange
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 57608161

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die gestellten Ziele des Projektes konnten mit der Methode der versiegelten Farbstoff-MCM-Hybridmaterialien erfolgreich umgesetzt werden. Es wurden stabile Wirt-Gast-Komplexe hergestellt, welche in Lösung oder im trockenen Zustand einer Weiterverarbeitung zur Verfügung stehen. So können zum einen verschiedene Gastmoleküle eingelagert werden bzw. unterschiedliche Matrizen als Foliengrundlage dienen. Es ist uns in diesem Projekt gelungen, grundlegende Eigenschaften alumosilikatischer Wirtsmaterialien zu ermitteln und den damit verbundenen Einfluss auf funktionelle Farbstoffe nachzuvollziehen. Durch die Funktionalisierung der Wirtsoberfläche lassen sich die optischen Eigenschaften von eingelagerten, chromophoren Verbindungen gezielt manipulieren. Weiterhin wurde ein Konzept erarbeitet, welches die Herstellung und Verarbeitung lösemittelstabiler, optischer Hybridmaterialien ermöglicht. Dabei wurden Syntheseprotokolle entwickelt, die es ermöglichen einen photoschaltenden Farbstoff in einen silikatischen Wirt, unter Beibehaltung seiner optischen Eigenschaften, einzubinden und diesen darin zu stabilisieren, so dass diese ohne Funktionsverlust in polymere Matrizen, z.B. Kunststofffolien, eingearbeitet werden können. Zudem konnten durch Einlagerung mit funktionalisierten Naphthopyran-konjugaten ‚Effektpigmente’ hergestellt werden. Die Erweiterung des konjugierten π-Elektronensystems von Naphthopyranfarbstoffen bzw. deren Funktionalisierung mit unterschiedlichen fluoreszierenden Einheiten bildet die Grundlage für weiterführende Forschungen auf dem Gebiet optischer Materialien. So sind z.B. Energietransfersysteme, nichtlineare optische Materialien oder photochrome OLEDs mit schaltbaren Emissionen denkbar.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Polymerfolien mit photochromen Farbstoffen in Zeolithen, Tagungsband 5. Thüringer Grenz- und Oberflächentage in Friedrichroda, 2009, 211
  S. Trentsch, I. Kahle, O. Tröber, B. Grünler, S. Spange, H. Richter
  
• Wirt-Gast-Komplexe auf Zeolith-Farbstoff- Basis als Pigmente zur Herstellung photoschaltbarer bzw. chromophorer Polymerfolien, Tagungsband 5. Thüringer Grenz- und Oberflächentage in Friedrichroda, 2009, 210
  I. Kahle, O. Tröber, S. Trentsch, S. Spange
  
• Internal and External Acidity of Faujasites As Measured by a Solvatochromic Spiropyran., J. Phys. Chem. C, 2010, 114(36), 15448
  I. Kahle, S. Spange
  
• Photochrome Polymerfolien mit Wirt- Gast-Komplexen, Tagungsband 6. Thüringer Grenz- und Oberflächentage in Gera, 2010, 255
  S. Trentsch, I. Kahle, O. Tröber, B. Grünler
  
• Photochrome Wirt-Gast-Komplexe als Pigmente zur Herstellung funktionaler Polymerfolien, Tagungsband 6. Thüringer Grenz- und Oberflächentage in Gera, 2010, 242
  I. Kahle, O. Tröber, S. Trentsch, S. Spange
  
• Preparation of custom-made nano-zeolites for absorbtion of photochromic dyes, 22h German Zeolite Conference, München, 2010, March 3rd-5th, Book of Abstracts, 304-305
  O. Tröber, I. Kahle, S. Trentsch, H. Richter
  
• Synthese templatfreier Nanozeolithsuspensionen zur Aufnahme photochromer Farbstoffe, Tagungsband 6. Thüringer Grenz- und Oberflächentage in Gera, 2010, 251
  O. Tröber, S. Trentsch, I. Kahle, H. Richter,
  
• Functional mesoporous alumosilicate nanoparticles as host material to fabricate photo-switchable polymer films, J. Mater. Chem., 2011, 21(13), 5083
  I. Kahle, O. Tröber, S. Trentsch, H. Richter, B. Grünler, S. Hemeltjen, M. Schlesinger, M. Mehring, S. Spange
  
• Tailor made zeolites for different applications in composite materials, 23. Deutsche Zeolithtagung, 2-4 March 2011, Erlangen, Book of Abstracts, 252-253
  O. Tröber, H. Richter, I. Voigt
  
• Stabilizing of photochromic dyes by encapsulation inside mesoporous alumosilicate nanoparticles, 24. Deutsche Zeolithtagung, Magdeburg, 07.-09.03.2012 Book of Abstracts, 31-32
  O. Tröber, I. Kahle, S. Trentsch, H. Richter, A. Heft, B. Grünler, S. Spange
  
• Synthesis and optical properties of Naphtopyran dyes conjugated with fluorescent stilbazolium moieties, New. J. Chem., 2013, 37(5), 1479
  I. Kahle, O. Tröber, H. Richter, S. Spange
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c3nj41130c)