Farbstoffkonjugate mit niedriger Bandlücke

Projektleiter:

Christoph Lambert
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Institut für Organische Chemie
Am Hubland, 97074 Würzburg

Telefon: +49 931 31-85318
E-Mail: christoph.lambert@uni-wuerzburg.de

URL: http://www-organik.chemie.uni-wuerzburg.de/lehrstuehlearbeitskreise/lambert/home/

π-Elektronensysteme mit niedriger Bandlücke (low-band-gap-Verbindungen) sind wichtige Materialien für sensorische Anwendungen, Datenspeicherungund organische Solarzellen. Das Ziel des Projektes ist die Synthese sowie die elektrochemische und photophysikalische Charakterisierung von molekularen und polymeren π-Systemenauf der Basis von Squarain-Farbstoffen. Es soll versucht werden, eine niedrige Bandlücke in einem Baukastenkonzept durch geeignete Kombination von Elektronendonoren, Akzeptorenund den Squarain-Farbstoffen zu erzielen. Die niedrige Bandlücke ergibt sich dann nicht aus der Summe der Eigenschaften der Einzelkomponenten, sondern durch die Wechselwirkungen dieser Bausteine untereinander. Aufgrund von Donor-Akzeptor- bzw. exzitonischen Wechselwirkungen erwarten wir uns von diesen Farbstoffkonjugaten eine besonders niedrige Bandlücke.

Eigene Vorarbeiten haben gezeigt, dass sich durch die Kombination von bekannten molekularen Bauteilen wie den Perchlortriphenylmethyl-Radikalen als Elektronenakzeptoren mit Triarylaminen als Elektronendonoren ungewöhnliche photophysikalische Eigenschaften (niedrige Bandlücke, hohe Fluoreszenzquantenausbeute) generieren lassen, die nur aus dem Zusammenspiel der einzelnen Einheiten resultieren. Dieses synergetische Konzept soll unter Zuhilfenahme weiterer Bauteile, die bereits eine inhärent niedrige Bandlücke aufweisen, erweitert werden.

Wir wollen hierzu Squarainfarbstoffe verwenden, da diese für sich genommen bereits eine Absorptionswellenlänge von ca. 600-800 nm besitzen. Aufgrund dieser Überlegungen ergibt sich eine Serie von molekularen und polymeren Farbstoffkonjugaten als Baukastenkonzept, das aus wohlbekannten molekularen Bausteinen besteht, die durch etablierte Synthesemethoden zusammengefügt werden sollen. In diesen Konjugaten wollen wir die Dynamik des Elektronentransfers und der exzitonischen Wechselwirkungen zwischen den Monomerbausteinen in den Polymeren durch zeitaufgelöste Pump-Probe-Spektroskopie sowie zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie untersuchen und deren Unterschiede zu molekularen Modellverbindungen herausarbeiten. Hierzu kooperieren wir mit dem Teilprojekt 3 bezüglich der Ultrakurzzeitspektroskopie. Über die Vermessung von Dynamiken in ns-Bereich besitzen wir eigene Expertise. In aktuellen Studien (in Kooperation mit dem Teilprojekt 8 von C. Deibel/V. Dyakonov) wurde am Beispiel einer organischen Solarzelle von uns bereits demonstriert, dass oben genannte Oligomere bzw. Polymere in optoelektronischen Bauteilen verwendet werden können. Um das weitere Anwendungspotential der low-band-gap-Verbindungen auszuloten, ist allerdings ein eingehendes Verständnis der photophysikalischen Eigenschaften unabdingbar und daher das primäre Ziel dieses Projektes.