No description available.

Le domaine de la science des matériaux et plus particulièrement celui des matériaux hybrides suscite un intérêt croissant en raison de leurs nombreuses applications. Dans ce travail, deux stratégies synthétiques ont été considérées pour la synthèse de matériaux hybrides.Dans une première partie, nous nous sommes intéressés à une approche de synthèse directe en faisant réagir des ligands organiques de type oligophénylène avec de l’isopropoxyde de titane. Malheureusement, ces réactions ont conduit à la précipitation de solides amorphes ne permettant pas la caractérisation de ces produits.Dans une seconde partie, une approche de synthèse séquentielle qui consiste à synthétiser un objet précondensé pouvant s’auto-Assembler dans un second temps avec des ligands organiques a été proposée. Cette approche nous a conduits à synthétiser une nouvelle brique de formule Ti10O12(cat)8(pyr)8 et de trois dérivés de formules analogues Ti10O12(cat)8(pyr’)8 (pyr’ = pyridines substituées) obtenus par échange de ligands. Ces complexes, qui présentent des propriétés d’absorption dans le visible, ont été étudiés par spectroscopie d’absorption UV-Vis et grâce à des calculs théoriques. Puis nous avons utilisé le motif [Ti10O12(cat)8] pour générer des matériaux hybrides via des substitutions de ligands par des molécules polytopiques comme la 4,4’-Bipyridine et la poly(4-Vinylpyridine). / In the field of materials science, hybrid materials are of crucial importance due to their numerous applications. In this work, two strategies were considered to synthesize such hybrid materials.In a first part, we have tackled a one step synthetic approach by reacting resorcinol-Based oligophenylene organic ligands with titanium isopropoxide. Unfortunately, these reactions led to amorphous solids and no further structural information concerning these precipitates was obtained.In a second part, we have described a sequential approach which first concerns the preparation of pre-Ordered systems that are, in a second step, self-Assembled with organic linkers. Thus, our approach deals with the preparation of a new building block formulated as Ti10O12(cat)8(pyr)8 and three derivatives formulated as Ti10O12(cat)8(pyr’)8 (pyr’ = substituted pyridine) obtained by ligands exchange. These complexes exhibit visible light absorption properties that were studied through UV-Vis absorption spectroscopy and theoretical calculations. Then, the [Ti10O12(cat)8] motif was used to generate hybrid materials via ligands substitutions with polytopic ligands such as 4,4’-Bipyridine and poly(4-Vinylpyridine).

The structures of AgSin (n = 1 ¡V 16) clusters are investigated using first-principles calculations. Our studies suggest that AgSin clusters with n = 7, 10, and 15 are relatively stable isomers and that these clusters prefer to be exohedral rather than endohedral. Moreover, doping leaves the inner core structure of the clusters largely intact. Additionally, the plot of fragmentation energies as a function of silicon atoms shows that the AgSin are favored to dissociate into one Ag atom and Sin clusters. Alternative pathways exist for n > 7 (except n = 11 and 16) in which the AgSin cluster dissociates into a stable Si7 and a smaller fragment AgSin􀀀7. The AgSi11 and AgSi16 cluster dissociates into a stable Si10 and a small fragment AgSi. Lastly, our analysis indicates that doping of Ag atom significantly decreases the gaps between the highest occupied molecular orbital and the lowest unoccupied molecular orbital for n > 7.

The structures of AuSin (n = 1 - 16) clusters are investigated systematically using first-principles calculations. The lowest energy isomers exhibit preference toward exohedral rather than endohedral structure. Our studies suggest that AuSin clusters with n = 5 and 10 are relatively stable isomers. We found no significant alteration in the cluster¡¦s inner core structure for sizes n= 6, 7, 10, 11, 12, 14, and 15 even in the presence of doping. Moreover, analysis of fragmentation energies is presented in detail. Our studies further indicate that doping of Au atom significantly decreases the gaps between the highest occupied molecular orbital and the lowest unoccupied molecular orbital for n > 7. Additionally, we report on similar results obtained for CuSin (n = 1 - 16) and AgSin (n = 14, 15, and 16) and compared them with those on AuSin clusters. Next, the low energy isomers for certain sizes of CuSin (n = 10 -16 ) clusters are selected for further optimizations using Gaussian 03 package. We found that for CuSin (n = 12 - 16 ), the endohedral isomers have lower energies than their exohedral counterparts, consistent with a recent study by Janssens et al. [15] in which a similar trend was observed.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Wechselwirkung von Indium (In) und Magnesium (Mg) als Topelektroden auf zwei Perylen-Derivativen, 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäure Dianhydrid (PTCDA) und Dimethyl-3,4,9,10- Perylentetracarbonsäure Diimid (DiMe-PTCDI) untersucht. Die Metal/organische Schichten wurden auf S-passivierten GaAs(100):2x1-Substraten hergestellt und unter Ultrahochvakuum (UHV)-Bedingungens aufgedampft. Als Hauptcharakterisierungsmethode wird die Raman-Spektroskopie eingesetzt, die eine nicht-destruktive Methode ist,und auch in situ Untersuchungen des Wachstumsprozesses ermöglicht. Die experimentell Ergebnisse haben gezeigt, dass alle aufgedampft Metallen auf die organische Schichten von PTCDA und DiMe-PTCDI eine Verstärkung des aktive Raman Signals von interne Schwingungsmoden fördern, begleitet durch die Aktivierung von normalerweise Infrarotaktivemoden. Diesem Phänomen als Oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) genannt ist. Das Mg Wachstum auf beiden Molekularstrukturen wurde durch die viel niedrigere Diffusion des Metalls in die organischen Molekülen im Vergleich zum Indium, es war durch die Bewahrung des von externe molekulare Schwingungsmoden nach das Metallswachstum, und in ersten Mal in einem Ramanexperiment beobachtet. Die PTCDA/Mg Strukturen formen sich durch zwei Stufen des Metallwachstum, die erste gehört zu einer neuen molekularen Struktur für eine Mg Schicht dünner als 2.8 nm, wo das PTCDA Molekühl des Sauerstoff-Atoms von die dianhydride Gruppe verliert. Die zweite gehört zu das SERS Spektrum von die vorherige Struktur. Im Fall von Mg/DiMe-PTCDI Heterostrukturen, den Molekühl wird gut bewahrt, wo die Raman Verschiebung an der diimide Gruppe wird nicht modifiziert. Auch von dieser Struktur eine interessante Eigenschaft wurde durch die Kopplung zwischen diskret Moleküleigenschwingungen am 221 cm^-1, 1291 cm^-1 und 1606 cm^-1 des organischen Materials und den elektronischen Kontinuum-Zuständen des Mg-Metallkontakts. Ihre entsprechenden Energieliniengestalten werden gut durch die Breit-Wigner-Fano-Funktion beschrieben. Die Untersuchungen auf dem vorherigen Heterostrukturen half, die Kanalbildung von Pentacen-basierten organische Feldeffekt-Transistoren (OFETs) experimentell zu analysieren, und in ersten Mal in einem Ramanexperiment durchgeführt. Der organische Kanal war gebildet durch die organische Molekularstrahldeposition (OMBD) unter UHV-Bedingungens der Pentacen Moleküle, und es war mit eine Evaporationsrate von ca. 0.65 Å/min aufgedampft. Nach jede Aufdampfung von ca. 0.1 nm des organische Moleküle, den Strom und den Ramansignal in den Kanal wurden in situ gemessen. Die minimale nominelle Dicke des organischen Materials erforderlich für den effizienten Ladungstransport durch den OFET Kanal wurde um ungefähr 1.5 nm nomineller Einschluss oder 1.1 Monolagen (ML) zu sein. Eigenschaften der ersten Monolagen werden gut im Vergleich mit dickeren Schichten definiert, wo die 1.1 ML eine gestrecktes Natur wegen seines direkten Kontakts mit dem Gate-Isolator präsentieren. Es wurde gefunden, dass der leitende organische Kanal bzw. -organische erhöhende Schicht (OBL)- eine Druckdeformierung hat. Dieses Phänomen durch die rote Verschiebung der Ramanbanden beobachtet war. Das Ausgangskennlinienfeld des OFETs wurden nach die letzte aufgedampft organische Schicht gemessen. Es wurde gefunden, dass der Drain-Strom einem Relaxationsprozesse mit zwei Zeitkonstanten hat, wo eine in der Ordnung von 10¹ min ist und die zweite unter 10² min. Ein ähnliches Experiment mit der Beleuchtung des Kanals mit einer 676.4 nm Laserquelle, es erhöht der Drain- Strom und lässt ummodifiziert die Zeitkonstanten. In der Ergänzung, die OFET-Strukturen waren ex situ durch Landungstransientspektroskopie (QTS) unstersucht. Die QTS Spektren zeigten positive und negative Banden zum Gesamtsignal der relaxierte Ladung in Bezug auf die einzigartige Biaspulsepolarität. Wir haben dieses Phänomen als ,,anomales Verhalten des QTS-Signals“ genannt, und in ersten Mal in einem QTS-Experiment beobachtet. Bei Wiederholung der QTS-Messung innerhalb ca. 100 min, die QTS-Spektre eine langsame Relaxationsprozesse von Störstellen am 5 μs in bereich ca. 63 min < 10^2 min hat. Die Einfangsquerschnitten sind Zeitabhängig, es bedeutet, dass die Störstellendichte nicht Konstant im Lauf der Betriebs des OFET bleibt. Dafür des Drain-Strom verändert sich und die Beweglichkeit unabhängige des elektrisches Feld ist. Experimentell Untersuchungen auf dem OFETs mit der Kombination der Ramanspektroskopie und elektrischen Felder zeigten eine Erhöhung des Ramanseinfangsquerschnitt in endliche Bereich als die chemische SERS-Verstärkung von In bzw. Mg auf die Perylen-Derivativen PTCDA und DiMe-PTCDI. Nach den Ausschaltung des elektrisches Felds den Ramansignal des Pentacen-basierten OFET eine Relaxationsprozesse mit Zeitkonstant von ca. 94 min hat. Deshalb ist die Summe von Störstellensdichte wegen dieser am organische/anorganische Grenze plus dieser dass die elektrisches Felds am die organische Halbleiter induziert.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Wechselwirkung von Indium (In) und Magnesium (Mg) als Topelektroden auf zwei Perylen-Derivativen, 3,4,9,10-Perylentetracarbonsäure Dianhydrid (PTCDA) und Dimethyl-3,4,9,10- Perylentetracarbonsäure Diimid (DiMe-PTCDI) untersucht. Die Metal/organische Schichten wurden auf S-passivierten GaAs(100):2x1-Substraten hergestellt und unter Ultrahochvakuum (UHV)-Bedingungens aufgedampft. Als Hauptcharakterisierungsmethode wird die Raman-Spektroskopie eingesetzt, die eine nicht-destruktive Methode ist,und auch in situ Untersuchungen des Wachstumsprozesses ermöglicht. Die experimentell Ergebnisse haben gezeigt, dass alle aufgedampft Metallen auf die organische Schichten von PTCDA und DiMe-PTCDI eine Verstärkung des aktive Raman Signals von interne Schwingungsmoden fördern, begleitet durch die Aktivierung von normalerweise Infrarotaktivemoden. Diesem Phänomen als Oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) genannt ist. Das Mg Wachstum auf beiden Molekularstrukturen wurde durch die viel niedrigere Diffusion des Metalls in die organischen Molekülen im Vergleich zum Indium, es war durch die Bewahrung des von externe molekulare Schwingungsmoden nach das Metallswachstum, und in ersten Mal in einem Ramanexperiment beobachtet. Die PTCDA/Mg Strukturen formen sich durch zwei Stufen des Metallwachstum, die erste gehört zu einer neuen molekularen Struktur für eine Mg Schicht dünner als 2.8 nm, wo das PTCDA Molekühl des Sauerstoff-Atoms von die dianhydride Gruppe verliert. Die zweite gehört zu das SERS Spektrum von die vorherige Struktur. Im Fall von Mg/DiMe-PTCDI Heterostrukturen, den Molekühl wird gut bewahrt, wo die Raman Verschiebung an der diimide Gruppe wird nicht modifiziert. Auch von dieser Struktur eine interessante Eigenschaft wurde durch die Kopplung zwischen diskret Moleküleigenschwingungen am 221 cm^-1, 1291 cm^-1 und 1606 cm^-1 des organischen Materials und den elektronischen Kontinuum-Zuständen des Mg-Metallkontakts. Ihre entsprechenden Energieliniengestalten werden gut durch die Breit-Wigner-Fano-Funktion beschrieben. Die Untersuchungen auf dem vorherigen Heterostrukturen half, die Kanalbildung von Pentacen-basierten organische Feldeffekt-Transistoren (OFETs) experimentell zu analysieren, und in ersten Mal in einem Ramanexperiment durchgeführt. Der organische Kanal war gebildet durch die organische Molekularstrahldeposition (OMBD) unter UHV-Bedingungens der Pentacen Moleküle, und es war mit eine Evaporationsrate von ca. 0.65 Å/min aufgedampft. Nach jede Aufdampfung von ca. 0.1 nm des organische Moleküle, den Strom und den Ramansignal in den Kanal wurden in situ gemessen. Die minimale nominelle Dicke des organischen Materials erforderlich für den effizienten Ladungstransport durch den OFET Kanal wurde um ungefähr 1.5 nm nomineller Einschluss oder 1.1 Monolagen (ML) zu sein. Eigenschaften der ersten Monolagen werden gut im Vergleich mit dickeren Schichten definiert, wo die 1.1 ML eine gestrecktes Natur wegen seines direkten Kontakts mit dem Gate-Isolator präsentieren. Es wurde gefunden, dass der leitende organische Kanal bzw. -organische erhöhende Schicht (OBL)- eine Druckdeformierung hat. Dieses Phänomen durch die rote Verschiebung der Ramanbanden beobachtet war. Das Ausgangskennlinienfeld des OFETs wurden nach die letzte aufgedampft organische Schicht gemessen. Es wurde gefunden, dass der Drain-Strom einem Relaxationsprozesse mit zwei Zeitkonstanten hat, wo eine in der Ordnung von 10¹ min ist und die zweite unter 10² min. Ein ähnliches Experiment mit der Beleuchtung des Kanals mit einer 676.4 nm Laserquelle, es erhöht der Drain- Strom und lässt ummodifiziert die Zeitkonstanten. In der Ergänzung, die OFET-Strukturen waren ex situ durch Landungstransientspektroskopie (QTS) unstersucht. Die QTS Spektren zeigten positive und negative Banden zum Gesamtsignal der relaxierte Ladung in Bezug auf die einzigartige Biaspulsepolarität. Wir haben dieses Phänomen als ,,anomales Verhalten des QTS-Signals“ genannt, und in ersten Mal in einem QTS-Experiment beobachtet. Bei Wiederholung der QTS-Messung innerhalb ca. 100 min, die QTS-Spektre eine langsame Relaxationsprozesse von Störstellen am 5 μs in bereich ca. 63 min < 10^2 min hat. Die Einfangsquerschnitten sind Zeitabhängig, es bedeutet, dass die Störstellendichte nicht Konstant im Lauf der Betriebs des OFET bleibt. Dafür des Drain-Strom verändert sich und die Beweglichkeit unabhängige des elektrisches Feld ist. Experimentell Untersuchungen auf dem OFETs mit der Kombination der Ramanspektroskopie und elektrischen Felder zeigten eine Erhöhung des Ramanseinfangsquerschnitt in endliche Bereich als die chemische SERS-Verstärkung von In bzw. Mg auf die Perylen-Derivativen PTCDA und DiMe-PTCDI. Nach den Ausschaltung des elektrisches Felds den Ramansignal des Pentacen-basierten OFET eine Relaxationsprozesse mit Zeitkonstant von ca. 94 min hat. Deshalb ist die Summe von Störstellensdichte wegen dieser am organische/anorganische Grenze plus dieser dass die elektrisches Felds am die organische Halbleiter induziert.

Organische Halbleiter werden für viele elektronische Bauteile und Anwendungen wie organische Solarzellen, organische Leuchtdioden und thermoelektrische Generatoren benötigt. Während die Leistung organischer p-Halbleiter in letzter Zeit bereits stark verbessert wurde, hinkt die Entwicklung von guten organischen n-Halbleitern hinterher und konnte bisher nur eingeschränkt vom Innovationsschub profitieren. Um die Effizienten dieser Bauteile weiter zu verbessern werden neue Hochleistungsmaterialien, vor allem im Bereich der n-Halbleiter benötigt. Ein wichtiges Kriterium ist dabei ein genügend tief liegendes LUMO-Energieniveau, welches luftstabile Radikalanionen ermöglicht. In dieser Arbeit werden daher verschiedene konjugierte Materialien auf Basis von Naphthalindiimiden (NDI) synthetisiert und charakterisiert. Anhand von niedermolekularen Modellverbindungen werden zunächst die Einflüsse verschiedener Kernsubstituenten auf die elektronische Struktur, Effizienz der Radikalanionenbildung und Luftstabilität der reduzierten Spezies untersucht. Gemischt mit einer kovalent an NDI angebundenen tertiären Amin Seitenkette wird photoinduziert ein intermolekularer Dotierungsprozess beobachtet, welcher mit abnehmendem Donorcharakter der Kernsubstituenten, bzw. mit sinkendem HOMO zunimmt. Das elektronenärmste NDI-Derivat mit zwei Cyano-Gruppen zeigt dabei die höchste Radikalanionen-Ausbeute und liefert Radikalanionen, die an Luft stabil sind. Dieses System wurde auf polymere Strukturen übertragen und NDI-Polymere mit niedrigen HOMO- und LUMO-Energieniveaus synthetisiert. Als Comonomer wird 1,4-Phenylen mit nur schwach elektronenschiebendem Charakter mit dem klassischen elektronenreichen Bithiophen verglichen. Die resultierenden Copolymere, jeweils mit und ohne Cyanosubstituenten wurden eingehend charakterisiert. Auch hier können luftstabile Radikalanionen in hohen Ausbeuten generiert werden. Diese Arbeit liefert ein grundlegenderes Verständnis der energetischen und strukturellen Voraussetzungen für Elektronentransferprozesse zwischen tertiären Aminen und elektronenarmen NDI-Derivaten unterschiedlicher Energieniveaus. Sie führt zu einem rationaleren Design von konjugierten Materialien mit selbstdotierenden Eigenschaften, um beispielsweise Radikalanionenkonzentration und Leitfähigkeit von organischen n-Halbleitern zu kontrollieren.:BIBLIOGRAPHISCHE BESCHREIBUNG UND REFERAT 5 I. ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS VIII 1. EINLEITUNG 11 1.1 Organische Elektronik 12 1.1.1 Organische Thermoelektrika 14 1.1.2 Organische n Halbleiter auf Rylen Basis 18 1.2 C-C-Kupplungsreaktionen 25 1.2.1 Stille-Kupplung 27 1.2.2 Direkte C-H-Arylierungsreaktion 29 1.3 Dotierung organischer n Halbleiter 31 1.3.1 Selbstdotierung organischer Halbleiter mit Aminen 35 2. AUFGABENSTELLUNG 38 3. ERGEBNISSE UND DISKUSSION 40 3.1 PNDIT2 mit Aminoseitenketten 40 3.1.1 Synthese der Monomere 40 3.1.2 Polymerisation zu DMAP PNDIT2 41 3.1.3 Selbstdotierung von DMAP PNDIT2 42 3.2 DMAP NDI X2-Modellverbindungen 46 3.2.1 Synthesen von DMAP NDI X2 46 3.2.2 Untersuchung der Selbstdotierung von DMAP NDI X2 50 3.3 Kernsubstituierte Alkyl-NDI X2Y2 Modellverbindungen 53 3.3.1 Synthesen von NDI X2Y2 53 3.3.2 Elektronische Charakterisierungen 55 3.3.3 Untersuchung der intermolekularen Dotierung 62 3.3.4 Variation der Alkylseitenketten von Amino NDI und NDI CN2 74 3.4 NDI Copolymere 84 3.4.1 NDI Bipyridin 84 3.4.2 Synthese elektronenarmer NDI Polymere 94 3.4.3 Thermische Charakterisierung der NDI Polymere 99 3.4.4 Elektronische Charakterisierungen der NDI Polymere 101 3.4.5 Intermolekulare Dotierung der NDI Polymere 104 3.4.6 Elektrische Leitfähigkeiten der NDI Polymere 109 4. ZUSAMMENFASSUNG 112 5. AUSBLICK 120 6. EXPERIMENTALTEIL 122 6.1 Methoden und Geräte 122 6.1.1 Magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) 122 6.1.2 Optische Charakterisierung (UV Vis) 122 6.1.3 UV Bestrahlung 122 6.1.4 Cyclovoltammetrie (CV) 123 6.1.5 Elektronenspinresonanz-Spektroskopie (EPR) 123 6.1.6 Differential-Scanning-Calorimetry (DSC) 123 6.1.7 Thermogravimetrische Analyse (TGA) 124 6.1.8 Gelpermeationschromatographie (GPC) 124 6.1.9 Röntgenweitwinkelstreuung (GIWAXS) 124 6.1.10 Massenspektrometrie (MS) 125 6.1.11 Elektrische Leitfähigkeit 125 6.1.12 Kommerzielle Chemikalien und Ausgangsstoffe 126 6.2 Synthesen 127 7. ANHANG 163 8. LITERATURVERZEICHNIS 175 II. SELBSTSTÄNDIGKEITSERKLÄRUNG 189 III. DANKSAGUNG 191 IV. LEBENSLAUF 192 Ausbildung und beruflicher Werdegang 192 Auszeichnungen 192 V. LISTE DER PUBLIKATIONEN UND VORTRÄGE 193

The aim of this thesis is to modify and improve the n-type semiconducting polymer PNDIT2 for thermoelectric generators (TEGs) applications. Although the PNDIT2 is considered a prime n-type material due to its high electron mobility, low air-stability of radical anions after doping and the low doping efficiency with molecular dopants are severe drawbacks and lead to limited application in TEGs. To this end, the backbone structure of PNDIT2 is modified by polymer analogous thionation and the branched aliphatic side chains are replaced by branched, fully oligoethylene glycol-based side chains. PNDIT2 was prepared by DAP and subjected to various conditions of thionation. The polymer analogous thionation of PNDIT2 was done by using Lawesson´s reagent (LR). The O/S conversion was controlled by solvent, T and amount of LR. For an excess of LR, only two carbonyls out of four present in the NDI repeating unit are converted to thiocarbonyls with regioselective trans-conformation (2S-trans-PNDIT2). Chlorobenzene (CB) is an excellent solvent in which the highest O/S conversion was achieved and the best reproducibility. Tri- or tetra- substitution in one NDI repeat unit did not take place due to steric hinderance of T2 comonomer. Thionation affected all properties. The lower thermal stability, UV-vis spectra were bathochromically shifted and a new band of the thionated NDI unit appeared. Chain aggregation was stronger as probed by UV-vis and NMR spectroscopy. The LUMO energy level of 2S-trans-PNDIT2 was lowered by 0.2 eV, giving -4.0 eV. This is at the border of what is needed for air stability of radical anions. The scattering on thin films indicated lower order and less crystalline textures of 2S-trans-PNDIT2 compared to PNDIT2. Likewise, electron mobility decreased with increasing conversion. While chapter 2 focused on the synthesis, opto-electronic and thermal properties of 2S-trans-PNDIT2, chapter 3 was concerned with details on morphology and electrical properties. To this end, 2S-trans-PNDIT2 was doped by N-DPBI in toluene at various concentrations and conductivities were determined. Undoped 2S-trans-PNDIT2 exhibited one order of magnitude higher conductivity than pristine PNDIT2. After doping with 5 wt.-% N-DPBI, the conductivity of 2S-trans-PNDIT2 increased by two orders of magnitude and reached a maximum conductivity of 6*10-3 S/cm at 15 wt.-% doping. This value was approx.5 times higher than the conductivity of PNDIT2 at the same doping level. Furthermore, the stability of conductivity of doped 2S-trans-PNDIT2 under ambient conditions was investigated and compared to PNDIT2. Upon exposure air (50 % humidity), conductivity of PNDIT2 rapidly decreased to the pristine film level, while the conductivity of 2S-trans-PNDIT2 was reduced by a factor of less than two after 16 h. While the initially higher conductivity of 2S-trans-PNDIT2 is ascribed to its less crystalline structure and thus higher doping efficacy, its better stability can be ascribed to the lower LUMO energy level. The topic of chapter 4 is on the synthesis of fully ether-based, polar and branched side chains (EO) and introduction into PNDIT2. The advantages of polar side chains over aliphatic side chains have been reported. However, previously reported PNDIT2 with linear polar side chains is limited in MW due to solubility. The EO side chain with amine functionality was synthesized in three steps and used for monomer synthesis (EO-NDIBr2). Initial efforts to use DAP to prepare P(EO-NDIT2) from EO-NDIBr2 and pristine bithiophene gave only oligomeric products. Stille polycondensation was therefore used, giving high MW. As extreme aggregation occurred in solvents used for GPC, absolute MW were determined by 1H NMR spectroscopy. To enable reliable end group analysis, model compounds with methyl end groups were prepared. In P(EO-NDIT2), methyl end groups are dominating as a result of incorrect transmetalation from the stannylated monomer. The end groups seen by 1H NMR spectroscopy were further confirmed by MALDI-ToF. Absolute MW were between Mn,NMR= 11 kg/mol to 116 kg/mol depending on reaction conditions. Aggregation was further probed by UV-vis and NMR spectroscopy as a function of the solvent and temperature, shining light into the degree of aggregation, which is important for thin film preparation. Solvent quality decreased with the following order: CHCl3, 1-Chloronaphthalene (CN), 1,2-Dichlorobenzene (o-DCB), DMF, 1,4-Dioxane, CB and Anisole (AN). According to these results, three doping protocols based on CB and o-DCB, as well as temperature variations, were used to prepare films for conductivity measurements. The best results were obtained for processing from chlorobenzene at 80 °C, which aggregates are dissolved. Strikingly, maximum conductivity values were achieved already for 5 wt.-% dopant concentration. The PF reached a maximum even for 1 wt.-% doping level. This unusually low value is promising and suggests a high doping efficacy.

博士(工学) / Doctor of Philosophy in Engineering / 同志社大学 / Doshisha University

No description available.