| Entwicklung von molekularen photochromen Materialien zur Speicherung optischer Signale Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand in der Entwicklung von molekularen optischen Schaltern, die sich zur Speicherung optischer Signale eignen. Diese molekularen optischen Schalter basieren auf photochromen Dithienylethen- Derivaten, deren gemeinsame Grundstruktur 1,2-Bis[2'-methylthien-3'-yl] perfluorcyclopenten ist. Für die Optimierung der für molekulare optische Schalter relevanten optischen und strukturellen Eigenschaften wurden unterschiedlich konjugierte Substituenten in die 5-Positionen der Thiophenringe eingeführt. Der Einfluss dieser Substituenten auf die Photoselektivität der Schaltprozesse, die Reversibilität, die Quantenausbeuten und Dynamiken der photochromen Reaktionen sowie auf die thermische und photochemische Stabilität der Dithienylethen-Derivate wurde mit statischer Absorptions- und Fluoreszenzspektroskopie in Kombination mit chemischer Aktinometrie, mit Femtosekunden-auflösender transienter Absorptionsspektroskopie und mit semiempirischen quantenchemischen Rechenmethoden untersucht. Die wesentlichen Erkenntnisse aus den experimentellen und theoretische Experimenten können wie folgt zusammengefasst werden: die Ringschlussreaktion und Ringöffnungsreaktion hängen auf sehr unterschiedliche Weise von der Kopplung mit dem jeweiligen Substituenten ab, so dass die gleichzeitige Optimierung der Reaktionsdynamiken bzw. -quantenausbeuten beider Reaktionen nur über einen Kompromiss zu erreichen ist. Das bedeutet, dass die für technische Anwendungen erforderliche langwellige Verschiebung des Absorptionsspektrums der offenen Form nur mit mittelstark koppelnden Substituenten zu realisieren ist. Die Kopplung mittlerer Stärke, wie sie beispielsweise für die Anthryl-Gruppen erreicht wird, bewirkt einerseits, dass der im blauen Spektralbereich angeregte Substituent durch Anregungsenergietransfer den offenen Dithienylethen-Schalter aktiviert, und andererseits, dass die geschlossene Form im S1-Zustand nur schwach stabilisiert wird. Damit verbunden sind eine relativ hohe Ringschluss- reaktionsquantenausbeute von 50% (bzw. eine Reaktionszeit von 17 ps) und eine mittlere Ringöffnungsreaktionsquantenausbeute von 10% (bzw. eine Reaktionszeit von 100 ps). | Projektleitung:
Prof. Dr. Carola Kryschi, Prof. Dr. Hans Peter Trommsdorff
Beteiligte:
Dr. Karla Kuldova, Dr. Anne Corval, Dr. Jan Ern, Prof. Dr. Shaul Mukamel, Dr. Eugen Tsiper, Prof. Dr. Jörg Daub, Dr. Thomas Mrozek, Markus Petermann, Thorsten Neuss, Kathrin Kodatis, Daniel Frewert, Claudia Jung
Stichwörter:
Photochromie, Dithienylethen-Verbindungen, Femtosekunden-Spektroskopie
Laufzeit: 1.4.1997 - 31.7.2000
Förderer:
Volkswagen-Stiftung
Mitwirkende Institutionen:
Laboratoire de Spectrométrie Physique (LSP), Université Joseph-Fourier Grenoble I
Kontakt:
Kryschi, Carola
Telefon +49.9131.8527307, Fax +49.9131.8528796, E-Mail: carola.kryschi@fau.de
| | Publikationen |
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| Ern, Jan ; Bens, Arthur ; Martin, Hans-Dieter ; Mukamel, Shaul ; Schmid, Dankward ; Tretiak, S. ; Tsiper, Eugen ; Kryschi, Carola: Reaction Dynamics of Photochromic Dithienylethene Derivatives. In: Chemical Physics 246 (1999), S. 115 | | Ern, Jan ; Petermann, Markus ; Mrozek, Thomas ; Daub. Jörg ; Kuldova, Karla ; Kryschi, Carola: Dihydroazulene/Vinylheptafulvene Photochromism: Dynamics of the Photochemical Ring-Opening Reaction. In: Chemical Physics 259 (2000), S. 331 | | Kuldova, Karla ; Tsyganenko, Kira ; Corval, Anne ; Trommsdorff, Hans Peter ; Bens, Arthur ; Kryschi, Carola: Photo-Switchable Dithienylethenes: Threshold of the Photoreactivity. In: Synthetic Metals 115 (2000), S. 163 | | Ern, Jan ; Bens, Arthur ; Martin, Hans-Dieter ; Mukamel, Shaul ; Schmid, Dankward ; Tsiper, Eugen ; Kryschi, Carola: Ring-Closure Reaction Dynamics of a Photochromic Dithienylethene. In: Journal of Luminescence 87-89 (2000), S. 742 | | Ern, Jan: Untersuchung von photochromen molekularen Systemen mit fs-auflösender transienter Spektroskopie und quantenchemischen Rechnungen. Düsseldorf, Heinrich-Heine-Universität, Diss., 2000. - 224 Seiten. | | Bens, Arthur Thomas: Photochrome Dithienylethenfarbstoffe als molekulare Modellsysteme für die optische Informationsspeicherung. Düsseldorf, Heinrich-Heine-Universität, Diss., 2001. - 214 Seiten. | | Ern, Jan ; Bens, Arthur ; Martin, Hans-Dieter ; Mukamel, Shaul ; Tretiak, S. ; Tsyganenko, Kira ; Kuldova, Karla ; Trommsdorff, Hans-Peter ; Kryschi, Carola: Reaction Dynamics of a Photochromic Fluorescing Dithienylethene. In: Journal of Physical Chemistry A105 (2001), S. 1741 |
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