Weiche Gruppe 13/15 organisch-anorganische Hybridmaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Helten
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235439324

Ziel des Projekts ist die Entwicklung pi-konjugierter Hybridmaterialien, die organische Baugruppen und anorganische Hauptgruppenelemente in ihrer Struktur vereinen. Im ersten Teil des Projekts sollen neuartige lineare, pi-konjugierte Polymere dargestellt werden, die sich von etablierten halbleitenden organischen Polymeren, wie z.B. Poly(p-phenylen-vinylen) (PPV), Polyacetylen (PA) oder Poly(p-phenylen) (PPP), ableiten, wobei bestimmte C-C Einheiten des Rückgrats durch isoelektronische B-N oder B-P Einheiten ersetzt sind. Aus computerchemischen Vorstudien geht hervor, dass die angestrebten Zielsysteme ausgedehnte pi- Elektronen-Delokalisation entlang der Polymer-Hauptkette aufweisen sollten. Besonders interessante strukturelle und elektronische Effekte sind u.a. für konjugierte Polymere zu erwarten, die aus alternierenden heterozyklischen Baueinheiten verschiedener Aromatizität bestehen. Um wohldefinierte Materialien zu erhalten, sollen neue, milde synthetische Verfahren entwickelt werden, wie beispielsweise die ringöffnende Polymerisation (ROP) bislang unbekannter BN- und BP-verbrückter Paracyclophane. Dabei wird der Versuch unternommen, lebende Polymerisationssysteme zu generieren, wodurch die Struktur der erhaltenen Polymere genau kontrolliert werden kann und zudem die Möglichkeit eröffnet wird, zu Blockcopolymeren mit potenziellen Anwendungen in der Nanowissenschaft zu gelangen. Gegenstand des zweiten Teilprojekts ist die Entwicklung neuer molekularer Farbstoffe mit maßgeschneiderten optischen und elektronischen Eigenschaften. Die Zielverbindungen sind Makrozyklen mit Bor- und Stickstoff- oder Bor- und Phosphor-Zentren in den meso-Positionen porphyrinoider oder subporphyrinoider Grundstrukturen, die derart konzipiert sind, dass sie ein makrozyklisch konjugiertes 18- oder 14-pi-Elektronensystem aufweisen. Vorbereitende Time- Dependent DFT-Rechnungen deuten darauf hin, dass dieses Konzept zu Materialien mit hochinteressanten photophysikalischen Eigenschaften führen könnte. Weiterhin können ungewöhnliche Koordinationseigenschaften resultieren. Zusätzlich zu ihrem Potenzial zur Anwendung in der organischen Photovoltaik würde der Zugang zu diesen neuartigen Makrozyklen dazu beitragen, fundamentale Fragen zu beantworten, wie z.B. inwieweit verschiedene Hauptgruppenelemente über ausgedehnte pi Systeme miteinander kommunizieren können, insbesondere innerhalb eines makrozyklisch konjugierten porphyrinoiden oder subporphyrinoiden Systems.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen