Neuartige Low-band-gap-Verbindungen auf Basis von perchlorierten Triphenylmethyl-Radikalen
Final Report Abstract
Für die Anwendung organischer Chromophore in optoelektronischen Bauteilen ist ein fundamentales Verständnis des Elektronen- und Energietransfers sowie deren Parameter zwingend erforderlich. Um eine Brücke zwischen mikroskopischen Parametern und makroskopischen Eigenschaften zu schlagen, wurden in diesem Projekt Donor-Akzeptor-Oligomere unterschiedlicher Länge untersucht. Diese Studien ergänzen die eines vorangegangenen Projekts, in dem ein Polymer, das aus den gleichen Monomereinheiten besteht, untersucht wurde. Nach einem optisch induzierten Elektronentransfer zeigen diese Verbindungen in Abhängigkeit des verwendeten Lösungsmittels stark unterschiedliches Verhalten. Die Rekombinationsdynamik in Dichlormethan wird von einer langsamen Komponente der Lösungsmittel-Reorganisation überlagert, was sich in einem biexponentiellen Abfall zeigt. Die Ladungsrekombination ist in allen untersuchten Verbindungen sehr schnell (~500 fs), da diese in der optimalen Region, d.h. ohne Barriere für die Rekombination, erfolgt. In Toluol dagegen findet die Rekombaination in der Marcus-invertierten Region statt, so dass deutlich längere Zeitkonstanten (11 – 48 ps) erhalten werden. Ein schnelles vorgelagertes Gleichgewicht im größten hier untersuchten Oligomer DADA führt dazu, dass die Ladungsrekombination ausschließlich aus der Konfiguration mit der kleinsten Barriere erfolgt, was sich in einem monoexponentiellen Abfall äußert. Aus Triarylaminen als Donoren und polychlorierten Triphenylmethyl-Radikalen als Akzeptoren wurden einerseits Hexaarylbenzole und andererseits ein sternförmiges Molekül mit einem polychlorierten Triphenylmethyl-Radikal als Kern und über Dreifachbindungen verknüpfte Triaraylamine als Seitenarme synthetisiert. Ausführliche Untersuchungen, v.a. (anisotrope) transiente Absorptionsspektroskopie sowie die Zuhilfenahme verschiedener theoretischer Konzepte haben gezeigt, dass die Anregung eines IVCT-Zustands bei den HABs innerhalb eines Donor-Akzeptor-Arms aufgrund einer sehr kleinen Coulomb-Kopplung verbleibt. Dagegen konnte bei dem sternförmigen Molekül ein sehr schneller, wahrscheinlich kohärenter Energietransfer beobachtet werden, der zu einer Delokalisation der Anregungsenergie führt.
Publications
- Measuring Charge-Separation Dynamics via Oligomer Length Variation. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 23586-23598
F. Kanal, S. Rützel, H. Lu, M. Moos, M. Holzapfel, T. Brixner, C. Lambert
(See online at https://doi.org/10.1021/jp508032k) - On the relation of energy and electron transfer in multidimensional chromophores based on polychlorinated triphenylmethyl radicals and triarylamines. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 11848-11867
M. Steeger, S. Griesbeck, A. Schmiedel, M. Holzapfel, I. Krummenacher, H. Braunschweig, C. Lambert
(See online at https://doi.org/10.1039/C4CP05929H)
