SPP 2102 - Teilprojekt: "Ein ganz starkes Ligandenfeld" - Cyclometallierte Komplexe von d8-konfigurierten Metallionen als effiziente Triplett-Emitter

Grunddaten zu diesem Projekt

Beschreibung

Die Verfügbarkeit von organometallischen Komplexen mit effizienter Lumineszenz ist von großer Bedeutung für die Entwicklung der Photokatalyse, von Photovoltaik und Organischen Licht-emittierenden Dioden (OLED). Derzeit basieren die meisten kommerziellen Anwendungen auf Komplexen von Ru(II), Os(II) oder Ir(III). Pt(II) und Au(III)-Komplexe wurden als interessante Alternativen auch bereits untersucht. Das vorgeschlagene Projekt widmet sich der Frage ob alternative d8-konfigurierte Komplexe mit Ag(III), Pd(II) oder Ni(II), die Pt(II) und Au(III)-Komplexe ersetzen können. Die Verwendung von Ag(III) und Ni(II) stellt synthetisch eine Herausforderung dar, und alle drei Elemente weisen eine bedeutend kleinere Spin-Bahn-Kopplung und kleine Ligandenfeldaufspaltung auf, was den Lumineszenz-Eigenschaften abträglich sein könnte. Der geringe Preis von Ni und Ag macht sie aber für Anwendungen hochinteressant. Um die Schwierigkeiten zu umgehen, werden wir neutrale, ein-, zwei- und dreifach anionische, drei- und vierzähnige Liganden als chelatisierende Luminophore einsetzen. d8-Komplexe mit dreizähnigen Liganden bieten den Vorteil, daß ein weiterer, sogenannter Hilfs-Ligand eingefügt werden kann, über den dann zusätzlich die photophysikalischen Eigenschaften dieser quadratisch-planaren Komplexe beeinflußt werden können. In diesem Sinne ist unser fundamental neues Konzept zu sehen, Hilfs-Liganden des Typs -E(aryl)3 (E = Ge, Sn or Pb) or Pn(aryl)3 (Pn = Sb, As, or Bi) mit schweren Elementen einzuführen. Bei Verwendung der leichteren (billigeren) Metalle für die Komplexe, können diese Liganden durch ihre hohe Spin-Bahn-Kopplung die strahlenden (spin-verbotenen) Prozesse erleichtern und so die Lumineszenz-Eigenschaften drastisch verbessern. In diesem Zusammenhang werden wir uns auch dem Phänomen der Thermisch-Aktivierten Verzögerten Fluoreszenz (TADF) widmen. In unserem Konsortium bieten wir einen einzigartigen synergetischen Ansatz, da wir über Expertise in allen notwendigen Bereichen verfügen, von der Synthese organometallischer Komplexe, über Absorptions- und Lumineszenz-Messungen bei verschiedenen Temperaturen (6 - 38 K) und unter Zeitauflösung, spektroelectrochemischer Untersuchung der elektronischen Eigenschaften der Komplexe bis hin zur Modellierung der Eigenschaften mittels quantenchemischer (TD)DFT Rechnungen, inklusive der Untersuchung der Dynamik angeregter Zustände. In Silico-Design und Vorhersage neuer und interessanter Verbindungen durch die Theorie wird umgekehrt die synthetische Chemie auf den Plan rufen. Dazu hat sich das bisherige Konsortium, daß in der ersten Phase sehr erfolgreich gearbeitet hat, neue Ziele gesetzt und möchte seine Zusammenarbeit in den Bereichen Synthese von organometallischen Komplexen (Strassert + Klein), Photophysik (Strassert), (Spektro)elektrochemie (Klein), (TD)DFT-Rechnungen (Doltsinis) fortführen und darüber die bestehenden Kollaborationen innerhalb des SPP pflegen und neue hinzugewinnen.