Optische Sensorik und Energietransfer in lumineszierenden und leitfähigen COORNET Gemischt-Matrix-Membranen

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Janiak; Dr. Alexander Knebel, seit 3/2020; Professor Dr. Klaus Müller-Buschbaum
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434440165

Ziel des gemeinsamen Antrags ist es, die fundamentalen photophysikalischen Eigenschaften sowie den Energietransfer in lumineszierenden Koordinationsnetzwerken (COORNETs), lumineszierenden, dünnen SURMOF Filmen und deren Einbettung in Polymermembranen einschließlich leitfähiger Polymere zu untersuchen. Zusätzlich zu analytischen Bestimmungen werden dabei auch Simulationen und Modellierung von Energietransfermechanismen angestellt. Außerdem werden die photophysikalischen Prozesse, welche die Wechselwirkung der COORNETs/SURMOFs/Komposite mit den relevanten Atmosphärengasen Feuchtigkeit und Sauerstoff begleiten, im Vergleich untersucht, da das sensorische Signal maßgeblich von einer Modulierung der Lumineszenz durch Energietransfer von oder zu den Analyten hervorgerufen wird. Die Sauerstoff- und Wasserempfindlichkeit der Lumineszenz von COORNETs/SURMOFs soll dabei sowohl kontrolliert, gezielt eingestellt sowie sensorisch weiter genutzt werden, indem beide in Polymermatices eingebettet werden, da gerade photophysikalische Parameter (Prozessem Intensitäten, Energietransfer in Weg und Mechanismus, Lebensdauern, Effizienz) auch bereits durch die Einbettung von COORNETs/SURMOFs in organische Polymere beeinflusst werden. Auf diese Weise ist das Projekt grundlagenwissenschaftlich ausgerichtet auf die mechanistische Untersuchung und Einstellung von photophysikalischen Eigenschaften. Dies wird insgesamt zu einem besseren Verständnis der beteiligten Prozesse führen einschließlich Energietransfer und seiner Auswirkung auf die Modulierung von Lumineszenz für Sensorik. Des Weiteren leistet das Projekt auch einen Beitrag zum fundamentalen Aspekt des sog. COORNET-Shapings und widmet sich Parametern wie der COORNET/SURMOF-Polymer Kompatibilität, chemischer Stabilität und Polymerpermeabilität, welche alle bedeutsam für die Sensorik/Detektion kleiner Moleküle sind. Dadurch zielt das Projekt auf Komposite ab, die sowohl klassische Komplexe als auch die Bulk-COORNETs in der Stabilität, Handhabbarkeit und Langzeit-Detektierbarkeit übertreffen und gleichzeitig die sensorische Empfindlichkeit der Lumineszenzprozesse beibehalten. Durch Kombination von leitfähigen Polymeren mit lumineszierenden COORNETs und SURMOFs sollen zudem neuartige optoelektronische Komponenten und Vorrichtungen entwickelt werden, die von neuen Sensoren zu MOF-basierten elektrolumineszierenden Anordnungen reichen. Insbesondere Elektrolumineszenz stellt dabei eine maßgebliche Errungenschaft in der Koordinationschemie dar.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1928: Koordinationsnetzwerke als Bausteine für Funktionssysteme
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Engelbert Redel, bis 2/2020