Untersuchung von Zn(II)-Komplexe als preisgünstige Triplett-Emitter

Stipendiatin/Stipendiat: Julia Kuhnt

Die Untersuchung effizienter Emittermaterialien für die Anwendung in organischen bzw. organometallischen lichtemittierenden Dioden (OLEDs) ist im Hinblick auf die Energiewende von großem Interesse. In den letzten Jahren sind Cu(I)-Komplexe in den Fokus gerückt, da sie die Herstellung preisgünstiger Emitter ermöglichen und die d10-Konfiguration von Cu(I) dd*-Übergänge unterbindet. Trotz seiner d10-Elektronenkonfiguration wurde Zink(II) bislang wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Zink stellt aufgrund seiner hohen Verfügbarkeit eine noch preisgünstigere Alternative als Kupfer dar und ist nicht toxisch. Zudem sind Zn(II)-Komplexe im Gegensatz zu Cu(I)-Komplexen in der Regel luftstabil, was die Herstellung eines Devices deutlich vereinfacht. In der Vielzahl lumineszenter Zn(II)-Komplexe nimmt das Metallzentrum jedoch nur eine passive, strukturgebende Rolle ein und ist an den strahlenden Prozessen nicht beteiligt, sodass die positiven Eigenschaften der Metallanwesenheit nicht zum Tragen kommen. Jedoch zeigen Lumineszenzstudien heteroleptischer [Zn(XPhS)2(phen)]-Komplexe (X = F5, 4-Cl, 4-Me, 4-OMe) aus den 1980er Jahren außergewöhnliche photophysikalische Eigenschaften und damit ein bislang unentdecktes Potential.

 

Der Fokus meiner Promotion liegt auf der Reproduktion dieser Lumineszenzstudien mit den heutigen, modernen Möglichkeiten der Spektroskopie. Dies ist ausschlaggebend, um das beschriebene photophysikalische Verhalten zu bestätigen oder unter Umständen korrigieren zu können und basierend auf diesen Daten eine neue Designstrategie für die Synthese effizienter Triplett-Emitter basierend auf Zn(II) zu entwickeln.

 

Ein zweiter Fokus liegt auf der Synthese. Da die meisten bekannten Zn(II)-Komplexe homoleptisch sind, wird das Auftreten eines LLCT verhindert. Durch die Synthese heteroleptischer Donor-Akzeptor-Komplexe kann dieses Problem überwunden werden. Carbene mit hoher π-Akzeptorstärke und leicht oxidierbaren Liganden stellen eine vielversprechende Kombination dar, die zur Bildung von LLCT führen sollen und sogar einen Ligand-zu-Metall-Ladungstransfer (engl. ligand-to-metal charge transfer, LMCT) ermöglichen könnten. Letzteres würde Zn(II) aus seiner passiven Rolle heben, sodass die Spin-Bahn-Kopplung effiziente Phosphoreszenz oder thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz (engl. thermally activated delayed fluorescence, TADF) begünstigt. Unter Verwendung der unterschiedlichen Donor- und Akzeptorliganden soll der Einfluss der Koordinationsgeometrie (linear, trigonal, tetraedrisch, pentagonal), der Ladung des Komplexes (neutral, monokationisch) und der Donor- bzw. Akzeptorstärke auf die lumineszenten Eigenschaften untersucht werden.

Förderzeitraum:
01.01.2020 - 31.12.2022

Institut:
Technische Universität Dortmund
Fakultät für Chemie und Chemische Biologie
Lehrstuhl für Anorganische Chemie

Betreuer:
Prof. Dr. Andreas Steffen

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