P3: Pseudo-oktaedrische 3d3 Spin-flip-Emitters unter Druck, Zug und magnetischen Feldern

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Katja Heinze; Professorin Dr. Sabine Richert
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535200000

Das Projekt der vorliegenden FOR zielt darauf ab, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen für eine effiziente reversible stimulusabhängige Spin-Flip-Emission (SF) von pseudo-oktaedrischen d3-Chrom(III)-Emittern mit definierten Topologien zu etablieren, die auf strukturellen und elektronischen Effekten als Stimulusreaktion auf Druck (P), uniaxiale Dehnung (F), Magnetfelder (B) und die Anwesenheit von Energieakzeptoren (A) und Radikalen (R) basieren. Die Energien der SF-Zustände hängen auf subtile Weise von den M-L-Abständen, den L-M-L-Winkeln und den Torsionswinkeln ab, was erst seit kurzem teilweise verstanden wird. Ein einzigartiger Vorzug der Chrom(III)-Emitter ist die paramagnetische Natur des Grundzustands und der lumineszierenden angeregten SF-Zustände, die reichlich Gelegenheit bietet, die photonische Reaktion durch äußere Reize wie Magnetfelder oder die Anwesenheit anderer Spinträger zu beeinflussen. Während einige meridional koordinierte Komplexe unter isotropem Druck untersucht wurden, sind andere Topologien wie facial, tris(bidentat)- oder 4+2 koordinierte (makrozyklische) Komplexe noch wenig erforscht, obwohl diese Topologien unterschiedliche strukturelle und damit photophysikalische Reaktionen auf Stimuli ermöglichen dürften. Das Projekt befasst sich mit der topologieabhängigen photonischen Stimulus-Empfindlichkeit von SF-Zuständen mit ultralanger Lebensdauer in lumineszierenden Chrom(III)-Komplexen durch Ligandendesign. Zu den Stimuli gehören Druck, Kraft, Magnetfelder, das Vorhandensein von Energieakzeptoren und Radikalen, und zu den Reaktionen gehören Emissionsenergie, Lebensdauer, Quantenausbeute, zirkular polarisierte Lumineszenz (CPL) für chirale Varianten und strahlende/nicht strahlende Raten. Die Komplexe werden hergestellt und hinsichtlich ihrer photophysikalischen Eigenschaften und der Art der angeregten Zustände in Abhängigkeit von der Koordinationstopologie und Chiralität untersucht. Die Reihenfolge der SF-Zustände variiert mit der Topologie und wird in diesem Projekt systematisch untersucht und aufgeklärt. Die strukturelle und spektroskopische Charakterisierung der Grund- und angeregten Zustände durch Röntgenbeugung, optischer und Schwingungsspektroskopie, transienter EPR-Spektroskopie, transienter Absorptionsspektroskopie und Röntgenabsorptions- und -Emissionsspektroskopie ohne und mit Stimulus, ist erforderlich, um eine Struktur-Eigenschafts-Beziehung zu ermitteln. Von besonderem Interesse sind die Reaktionen der Dynamik der angeregten Zustände auf Druck oder Dehnung, die chirale Verstärkung unter Druck, die Auswirkungen der Zeeman-Aufspaltung von Grund- und angeregten Zuständen durch Magnetfelder auf die Dynamik, die Spinpolarisation und die Kopplung von Grund- und angeregten Zuständen mit Radikalen. Diese Untersuchung umfasst die Entwicklung geeigneter spektroskopischer Instrumente und Protokolle unter den Stimuli, insbesondere die trEPR-Spektroskopie, wie sie in diesem Projekt entwickelt wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5781: Stimulus-responsive lumineszierende Koordinationsverbindungen - STIL-COCOs