FOR 5781:  Stimulus-responsive lumineszierende Koordinationsverbindungen - STIL-COCOs

• Fachliche Zuordnung: Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535200000

Stimulus-responsive (SR) molekulare photonische Materialien ändern ihre Emissionswellenlängen, Lebensdauern, Quantenausbeuten, Zirkular-Dichroismus oder Energietransferraten in Abhängigkeit von äußeren Reizen. Im Gegensatz zu organischen SR-Fluorophoren, die aus ihren angeregten Singulett-Zuständen emittieren, bilden Übergangsmetallkomplexe aufgrund der starken Spin-Bahn-Kopplung, die durch das Metallzentrum vermittelt wird, phosphoreszierende angeregte Multiplett-Zustände. Abgesehen von der besseren Eignung für Devices basierend auf Elektrolumineszenz, bieten diese langlebigen phosphoreszierenden Zustände längere Zeitskalen für die Beeinflussung der photophysikalischen Eigenschaften durch einen externen physikalischen Stimulus und dessen photophysikalische Auslesung, die von Nanosekunden bis zu Sekunden reichen. Stimulus-responsive lumineszierende Koordinationsverbindungen (STIL-COCOs) sind daher von großem Interesse für die künftige Entwicklung fortschrittlicher photonischer Anwendungen, die von derartigen angeregten Multiplett-Zuständen profitieren, wie z. B. die nicht-invasive Sensorik der Materialdynamik, Fälschungsschutzmethoden, wiederbeschreibbare Displays, Datenspeicherung und Quantenkommunikation. Für die verschiedenen Koordinationsgeometrien und d-Elektronenkonfigurationen von phosphoreszierenden Metallkomplexen gibt es jedoch keine kohärenten Designstrategien, um eine bestimmte Eigenschaftsänderung als Reaktion auf einen bestimmten Stimulus zu erreichen. Ziel dieser Forschungsgruppe ist es, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen für effiziente STIL-COCOs herzustellen, indem die Auswirkungen von Druck, Spannung, magnetischen und elektrischen Feldern auf die photophysikalischen Eigenschaften der grundlegendsten Koordinationsgeometrien - linear, quadratisch-planar und ktaedrisch - mit den geeigneten d-Elektronenkonfigurationen d10, d8 und d3 untersucht werden, um den Weg für neue technologische Plattformen zu ebnen. Hierzu wurde ein interdisziplinäres Netzwerk gegründet, welches die Kompetenzen der Synthese, Lumineszenzspektroskopie, struktureller Charakterisierung, ultraschneller Spektroskopie und theoretischer Beschreibung der angeregten Zustände bündelt, und erstmalig die Untersuchung responsiver Systeme unter Stimuluseinfluss zielorientiert ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Koordinationsfonds (Antragsteller Steffen, Andreas )
• P1: Stimulus-responsive zirkular polarisierte Lumineszenz (SR-CPL) in linearen d10-Münzmetallkomplexen (Antragsteller Steffen, Andreas )
• P2: Hin zu Piezochromismus in d8-konfigurierten Komplexen mit (quasi-)quadratisch-planaren Koordinationsumgebungen (Antragsteller Strassert, Cristian )
• P3: Pseudo-oktaedrische 3d3 Spin-flip-Emitters unter Druck, Zug und magnetischen Feldern (Antragstellerinnen Heinze, Katja ;  Richert, Sabine )
• P4: Erzeugung von isotropem und anisotropem Druck auf lumineszierende Übergangsmetallkomplexe durch Einkapselung in stimuli-responsive MOF-Matrizen (Antragsteller Henke, Sebastian )
• P5: Fortgeschrittene (ultraschnelle) Röntgenspektroskopie an stimulusabhängigen lumineszierenden Koordinationsverbindungen und Materialien (Antragsteller Bauer, Matthias )
• P6: Aufklärung der Photophysik von stimulus-responsiven Emittern mit zeitaufgelöster elektronischer und vibrationeller Laserspektroskopie (Antragsteller Vöhringer, Peter )
• P7: Druck-induzierte Lumineszenzverschiebung in Koordinationsverbindungen (Antragsteller Doltsinis, Nikos L. )
• P8: Simulation der Photochemie von Übergangsmetallkomplexen und deren mechanische Beeinflussung (Antragsteller Bannwarth, Christoph )

• Sprecher: Professor Dr. Andreas Steffen