Photo- und elektroaktive selbstorganisierte Filme aus supramolekularen Koordinationspolymeren

• Applicant: Professor Dr. Bernd Tieke
• Subject Area: Preparatory and Physical Chemistry of Polymers
• Term: from 2007 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 31333225

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Im zweiten Projektabschnitt wurden erstens konjugierte Polymere mit neuen Ligandengruppen (2,6-Bismethylbenzimidazolpyridin (bip), 2,6-Bisbenzthiazolylpyridin (btp), 2,6- Dibenzoxazolylpyridin (dop) und Dipyrrin (dpy)) hergestellt, charakterisiert und zu Koordinationspolymerfilmen verarbeitet. Während Polymere mit bip-, btp- und dpy-Liganden sehr gut zur Filmbildung mit Übergangsmetallionen geeignet waren, waren Polymere mit dop wegen zu geringer Löslichkeit nicht geeignet. Filme mit bip- und btp-Liganden waren reversibel oxidierbar und zeigten elektrochrome Eigenschaften, während Filme mit dpy sich bei der Oxidation zersetzten. Zweitens wurde untersucht, welche Möglichkeiten bestehen, in den Filmen die komplexierten Metallionen gegen andere Ionensorten auszutauschen. Hierbei zeigte sich, dass die komplexierten Metallionen beim Eintauchen des Films (a) in die Lösung eines anderen Übergangsmetallsalzes in einem organischen Lösemittel bis zu einem Gleichgewicht ausgetauscht werden, und (b) beim Eintauchen in eine konzentrierte wässrige Kochsalzlösung nahezu komplett ausgewaschen werden, sodass Filme des reinen Polymeren entstehen. Diese Filme sind in der Lage, beim anschließenden Tauchen in die Lösung eines anderen Übergangsmetallsalzes in Methanol erneut Metallionen aufzunehmen. Die Methode (b) funktioniert sehr rasch und erlaubt, Metallionenkonzentrationen bis zu 0.25 ppm in wenigen Minuten bis Sekunden anhand der Farbänderung oder der Fluoreszenzabnahme des Polymerfilms nachzuweisen. Da die Farbänderung ionenspezifisch erfolgt, lassen sich verschiedene Übergangsmetallionen unabhängig voneinander nachweisen. Der Ionentausch lässt sich viele Male ohne Auflösen der Filme wiederholen.

Publications

• Conjugated polymer with Benzimidazolylpyridine Ligands in the Side Chain: Metal Ion Coordination and Coordinative Self-Assembly into Fluorescent Ultrathin Films, Macromolecules 44, 4194-4203 (2011)
  I. Welterlich, B. Tieke
  
• Coordinative supramolecular assembly of electrochromic thin films, Current Op. Coll. Interf. Sci. 16, 499-507 (2011)
  B. Tieke
  
• Double-Electrochromic Coordination Polymer Network Films, ACS Appl. Mater. Interfaces 3, 2710-2718 (2011)
  A. Maier, K. Cheng, J. Savych, B. Tieke
  
• Supramolecular assembly of electrochromic films of terpyridine-functionalized polyiminocarbazolylene metal complexes, J. Mater. Chem. 21, 5795-5804 (2011)
  A. Maier, H. Fakhrnabavi, A. R. Rabindranath, B. Tieke
  
• Coordinative Layer-by-Layer Assembly of Electrochromic Thin Films based on Metal Ion Complexes of Terpyridine-Substituted Polyaniline Derivatives, J. Phys. Chem. B 116, 925-934 (2012)
  A. Maier, B. Tieke