Perylenbisimid-Foldamer π-Stapel für eine langlebige Ladungstrennung

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Würthner
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566112440

Pi-Stapel sind wichtige funktionelle Einheiten, da sie Perkolationspfade für Exzitonen und Ladungen bereitstellen. Aufgrund der synthetischen Herausforderungen, die mit der kovalenten Synthese von strukturell definierten pi-Stapeln verbunden sind, gibt es jedoch nur eine sehr begrenzte Anzahl von Studien über pi-Stapel vom Foldamer-Typ und ihre funktionellen Eigenschaften. Die meisten Erkenntnisse über den Ladungstransport durch den Stapel stammen dementsprechend entweder von dreidimensionalen Festkörpermaterialien oder von inhomogenen selbstorganisierten pi-Stapeln. Die Ziele dieses Projekts sind die Entwicklung einer synthetischen Methode zur Bildung von strukturell definierten pi-Stapeln, die aus Perylenbisimid (PBI)-Farbstoffen bestehen, die eindeutige Charakterisierung ihrer Struktur und die Evaluierung solcher Stapel für den photoinduzierten Elektronentransport entlang des pi-gestapelten "supramolekularen Drahtes". Um diese Ziele zu erreichen, werden wir eine Reihe von pi-gestapelten PBI-Oligomeren vom Dimer bis zum Dodekamer synthetisieren. Die Funktionalisierung der Endgruppen mit Elektronendonor- und Elektronenakzeptor-substituierten PBIs verleiht diesen Oligomeren einen Gradienten, der die Bildung von ladungstrennenden Zuständen bei Photoanregung entweder der Donor-, Brücken- oder Akzeptor-Untereinheiten ermöglicht. Mittels zeitaufgelöster transienter Absorptionsspektroskopie werden wir die für die Bildung von ladungsgetrennten Zuständen und die anschließende Ladungsträgerrekombination benötigte Zeit in Abhängigkeit von der Anzahl der als ladungstransportierende Brücke gestapelten PBIs aufklären. Die Ergebnisse, die wir für den Ladungsträgertransport durch die gefalteten pi-Stapel erhalten, werden mit Daten verglichen, die für pi-konjugierte "molekulare Drähte" und für organische Festkörper-Halbleitermaterialien vorliegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Kooperationspartner: Professor Dr. Dongho Kim