Phosphorbasierte 3D Funktionsmaterialien

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Carlos Romero Nieto
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 381857201

Ziel dieses Projektes ist der Einbau pi-erweiterter phosphorbasierter Systeme in dreidimensionale (3D) Strukturen zur Untersuchung des Lumineszenz-Mechanismus von 3D Gerüstverbindungen. Der Aufbau von 3D Gerüstverbindungen aus hoch lumineszenten Molekülen ist eine vielversprechende Strategie, um sowohl Lumineszenz-Löschung durch intermolekulare Interaktionen zu vermeiden, als auch die Leistungsfähigkeit der Materialien für photonische Anwendungen zu steigern. Trotz des enormen Potenzials von 3D Architekturen für lichtbasierte Anwendungen befinden sich photophysikalische Untersuchungen, welche eindeutige Aussagen über den Lumineszenz-Mechanismus von photonischen 3D Architekturen ermöglichen, noch in der Anfangsphase. In diesem Zusammenhang weisen phosphorbasierte Heterozyklen eine einzigartige Vielfalt reversibler Post-Funktionalisierungsreaktionen auf, welche zur Modulation der optoelektronischen Eigenschaften phosphorbasierter Materialien genutzt werden können. Dies erlaubt, durch Post-Funktionalisierung isostrukturelle Materialien mit verschiedenen photophysikalischen Eigenschaften herzustellen und systematische Untersuchungen durchzuführen.Wir planen deshalb die Synthese neuer fluoreszenter phosphorbasierter Bausteine zur Konstruktion wohldefinierter funktionaler 3D Verbindungen und die Modulierung deren Lumineszenz-Eigenschaften zum Aufstellen systematischer photophysikalischer Untersuchungen. Mittels einer Vielzahl neuester Spektroskopietechniken werden wir eindeutige Photolumineszenz-Mechanismen (Ursprung, lichtinduzierte angeregte Zustände und deren Dynamik) aufstellen und Schlüsselparameter enthüllen, welche die beste Leistungsfähigkeit für photonische Anwendungen ermöglichen. Zudem werden wir die Fähigkeit der 3D Verbindungen untersuchen, auf verschiedene chemische Medien anzusprechen. Wir wollen Folgendes erreichen: 1) Synthese neuer lumineszenter phosphorbasierter Bausteine: Wir werden hoch fluoreszente Bausteine herstellen, welche zwei Phosphorheterozyklen aufweisen. Diese Bausteine werden geeignete Liganden zum Aufbau von 3D Strukturen durch Metall-Koordination tragen. Wir werden das Gerüst der Moleküle systematisch erweitern, um Materialien mit verschiedenen optoelektronischen Eigenschaften und Porengrößen zu erhalten.2) Konstruktion von 3D Verbindungen: Die Bausteine werden wir nutzen, um mit Hilfe etablierter Methoden wohldefinierte 3D Architekturen durch Koordination an Metallionen zu formen. Danach werden wir systematische Post-Funktionalisierungen der Materialien durchführen.3) Untersuchung der makromolekularen Eigenschaften: Durch elektrochemische, Steady-State und ultraschnelle Spektroskopietechniken werden wir die photophysikalischen Eigenschaften der Bausteine und 3D Verbindungen untersuchen, um stichfeste Lumineszenz-Mechanismen aufzustellen. Wir werden zudem die Fähigkeit der Materialien evaluieren, auf verschiedene chemische Spezies anzusprechen (Übergangsmetalle, Oxidationsmittel und Lewis-Säuren).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen