Zirkular polarisierte Triplettexzitonen-Emission von chiralen MOF-immobilisierten und -organisierten Kupfer(I)-Komplexen
| Konsortium: | |
| JProf. Sebastian Henke, Dortmund Technische Universität Dortmund Fakultät für Chemie und Chemische Biologie, Anorganische Chemie | |
| Prof. Andreas Steffen, Dortmund Technische Universität Dortmund Fakultät für Chemie und Chemische Biologie, Lehrstuhl für Anorganische Chemie | |
| Projekt: | Zirkular polarisierte Triplettexzitonen-Emission von chiralen MOF-immobilisierten und -organisierten Kupfer(I)-Komplexen |
| Zusammenfassung: | Angeregte Zustände chiraler, photoaktiver Verbindungen sind von großem Interesse da sie zirkular polarisiertes Licht (CPL) emittieren können, dessen Potential im Bereich der enantioselektiven Sensoren, Datenspeicherung, (3D-)OLEDs oder ultraschnellen Schaltern in quantenkryptographischen Anwendungen sich in Proof-of-Concept-Beispielen andeutet. Die Mehrheit gegenwärtiger CPL-Verbindungen basiert auf fluoreszenten Zuständen oder Lanthaniden, die beide für optoelektronische Anwendungen wenig geeignet sind. Das Design phosphoreszierender CPL-Materialien mit hohen Quantenausbeuten und hohen Strahlungskonstanten ist hingegen wenig untersucht, da die formal Spin-verbotene T1-Emission Kopplung mit Sn-Zuständen erfordert, die ein hohes elektronisches Übergangsdipolmoment zum Grundzustand aufweisen, von denen aber jeder ein anders gerichtetes magnetisches Übergangsdipolmoment m erfahren kann (mit entsprechender partieller Reduktion des Gesamt-m), welches zwingend erforderlich ist für effiziente CPL. Daher ist die Vorhersage der Stärke der CP-Phosphoreszenz oder gar CP-TADF (thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz) schwierig, und die wenigen berichteten Beispiele sind in der Tat sehr ineffizient. Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) sind vielversprechende Plattformen zum zielgerichteten Design neuartiger Materialien mit faszinierenden photophysikalischen Eigenschaften, wie z.B. Lasing, Multi-Photonenabsorption und Gast-, Temperatur- oder Druck-abhängiger Lumineszenz. Die Immobilisierung photoaktiver Luminophore in einer rigiden kristallinen Gerüststruktur kann deren Lumineszenzparameter (Lumineszenzlebensdauer, Quantenausbeute, etc.) signifikant verbessern aufgrund erhöhter Photostabilität, Verringerung strahlungsloser Desaktivierung sowie gezielter Orientierung und Anordnung der Luminophore im 3D-Raum. Im Rahmen dieses kooperativen Projektes werden wir mit unserer gemeinsamen Expertise poröse MOFs aufbauen und chirale, hoch effiziente metallorganische Cu(I)-Luminophore, die über den T1-Zustand oder TADF emittieren können, in das 3D-Netzwerk inkorporieren. Hierbei folgen wir einer spezifischen Designstrategie um intensive CPL-Eigenschaften in Einkristallen, Pulvern und Filmen zu erhalten, und werden diese neuartigen Materialien in CP-PhOLEDs anwenden. |
| Publikationen: | |
| L. Frentzel-Beyme, M. Kloss, P. Kolodzeiski, R. Pallach, S. Henke “Meltable Mixed-Linker Zeolitic Imidazolate Frameworks and Their Microporous Glasses - From Melting Point Engineering to Selective Hydrocarbon Sorption” J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12362-12371 DOI: 10.1021/jacs.9b05558 | |
| L. Frentzel-Beyme, M. Kloß, R. Pallach, S. Salamon, H. Moldenhauer, J. Landers, H. Wende, J. Debus, S. Henke “Porous purple glass - A cobalt imidazolate glass with accessible porosity from a meltable cobalt imidazolate framework” J. Mater. Chem. A 2019, 7, 985-990 DOI: 10.1039/C8TA08016J | |
| R. Medishetty, V. Nalla, L. Nemec, S. Henke, D. Mayer, H. Sun, K. Reuter, R. A. Fischer “A New Class of Lasing Materials: Intrinsic Stimulated Emission from Nonlinear Optically Active Metal–Organic Frameworks” Adv. Mater. 2017, 56, 14743-14748 DOI: 10.1002/adma.201605637 | |
| R. Medishetty, L. Nemec, V. Nalla, S. Henke, M. Samoc, K. Reuter, R. A. Fischer “Multi-Photon Absorption in Metal-Organic Frameworks” Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 14743-13748 DOI: 10.1002/anie.201706492 | |
| M. Gernert, L. Balles-Wolf, F. Kerner, U. Müller, A. Schmiedel, M. Holzapfel, C. M. Marian, J. Pflaum, C. Lambert, A. Steffen „Cyclic (Amino)(aryl)carbenes Enter the Field of Chromophore Ligands: Expanded π System Leads to Unusually Deep Red Emitting CuI Compounds”, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 19, 8897-8909 DOI: 10.1021/jacs.0c02234 | |
| A. Steffen, B. Hupp “Design of Efficient Emissive Materials” Comprehensive Coordination Chemistry III 2020 DOI: 10.1016/B978-0-12-409547-2.14753-5 | |
| B. Hupp, J. Nitsch, T. Schmitt, R. Bertermann, K. Edkins, F. Hirsch, I. Fischer, M. Auth, A. Sperlich, A. Steffen “Stimulus‐Triggered Formation of an Anion–Cation Exciplex in Copper(I) Complexes as a Mechanism for Mechanochromic Phosphorescence” Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 13671 DOI: 10.1002/anie.201807768 | |
| M. Gernert, U. Müller, M. Haehnel, J. Pflaum, A. Steffen “A Cyclic Alkyl(Amino)Carbene as Two-Atom-pi-Chromophore Leading to the First Phosphorescent Linear Cu(I) Complexes” Chem. Eur. J. 2017, 23, 2206 DOI: 10.1002/chem.201605412 | |
| J. Nitsch, F. Lacemon, A. Lorbach, A. Eichhorn, F. Cisnetti, A. Steffen “Cuprophilic Interactions in Highly Luminescent Dicopper(I)-NHC-picolyl Complexes – Fast Phosphorescence or TADF?” Chem. Commun. 2016, 52, 2932 DOI: 10.1039/C5CC09659F |