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Dielektrische organische Moleküle, funktionelle supramolekulare Aggregate und ein neues Spektrometer zur elektrooptischen Absorptionsmessung

  • Organische Moleküle lösen zunehmend anorganische Verbindungen wegen ihrer schnelleren bzw. kostengünstigeren Herstellung sowie der leichteren Modifikation ihrer Eigenschaften als Grundlage neuer hocheffizienter Materialien mit optischen und dielektrischen Anisotropien in der technischen Anwendung ab. Zusätzlich bieten Prozesse der supramolekularen Chemie zur Selbstorganisation niedermolekularer Bausteine nach dem Vorbild der Natur neue Möglichkeiten makroskopische Systeme mit maßgeschneiderter Funktionalität zu erzeugen. Diese supramolekularen Aggregate bilden sich auf Grund unspezifischer und spezifischer Wechselwirkungen ihrer Bausteine, die sich in Veränderungen der elektronischen Struktur sowie anderer molekularer Eigenschaften widerspiegelt. Mittels elektrooptischer Absorptionsmessung (EOAM) können die Dipolmomente des Grund- und Anregungszustandes von Verbindungen in Lösung bestimmt sowie die Anisotropie der (Hyper-)Polarisierbarkeit abgeschätzt werden. Die EOA-Spektroskopie stellte die Methode der Wahl dar, organische Moleküle bzw. ihre supramolekularen Aggregate für Materialien mit gewünschter Funktionalität zu identifizieren Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein vollautomatisiertes Spektrometer zur Bestimmung der Elektrochromie von Molekülen in Lösung erfolgreich konstruiert, aufgebaut und in Betrieb genommen. Die computergestützte Automatisierung der Apparatur ermöglichte die schnellere und bessere Charakterisierung einer Vielzahl unterschiedlichster Verbindungen. Durch die höhere spektrale Auflösung konnten überlagerte Absorptionsbanden einer bzw. verschiedener Spezies in Lösung durch neu entwickelte bzw. verfeinerte Analyseverfahren identifiziert und erstmal quantitativ ausgewertet werden. Hierdurch konnte erfolgreich demonstriert werden, dass die EOA-Spektroskopie zahlreiche Beiträge zur Analyse vielfältiger Fragestellungen liefern kann, die mittels anderer Techniken unter den experimentellen Bedingungen nicht zugänglich sind. Neben der Charakterisierung zahlreicher Verbindungen für die Anwendung in organischen Solarzellen, bei der Frequenzverdopplung und für die holographische Speicherung lag der Schwerpunkt der experimentellen Arbeiten im Nachweis und der Untersuchung der Interaktion von organischen Molekülen durch spezifische und unspezifische Wechselwirkungen. Dabei konnten Veränderungen der Konformation bei Rezeptoren durch die Komplexierung eines Gast-Moleküles nachgewiesen werden. Darüber hinaus gelang es erstmals mit Hilfe der EOA-Spektroskopie, Strukturparameter von Komplexen in flüssiger Lösung zu erhalten. Durch konkurrierende Wechselwirkung der Orientierung dipolarer Merocyanine konnten Komplexe mit sehr kleinen und den derzeit größten bekannten Dipolmomenten erzeugt werden. Die Variation der Feldstärken interner und externer elektrischer Felder bzw. die Konzepte der supramolekularen Chemie bieten in Zukunft neben den bestehenden Verfahren zur Modifikation organischer Moleküle neue Möglichkeiten, effiziente und funktionelle Materialien zu erzeugen.

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Metadaten
Author:Matthias Stolte
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-23035
Advisor:Hans-Georg Kuball
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2008
Year of Publication:2008
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2008/10/31
Date of the Publication (Server):2009/02/04
Tag:Barbiturate; Hamilton Rezeptor; Wasserstoffbrückenbindungen
GND-Keyword:Aggregation; Dimerisierung; E; Elektrochromie; Merocyanine; Optische Anisotropie; Solvatochromie; Supramolekulare Chemie; UV-VIS-Spektroskopie
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
Licence (German):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vor dem 27.05.2011