The successful synthesis of a family of donor-iridium complex-acceptor triads (T1–T6, pMV1 and mMV1) and their electrochemical and photophysical properties were presented in this work. Triarylamines (TAA) were used as donors and naphthalene diimide (NDI) as acceptor. A bis-cyclometalated phenylpyrazole iridium dipyrrin complex acts as a photosensitiser. In addition, a molecular structure of T1 was obtained by single crystal X-ray diffraction.
Transient absorption spectroscopy experiments of these triads resembled that upon excitation a photoinduced electron transfer efficiently generates long-lived, charge-separated (CS) states. Thereby, the electron-transfer mechanism depends on the excitation energy.
The presence of singlet and triplet CS states was clarified by magnetic-field dependent transient-absorption spectroscopy in the nanosecond time regime. It was demonstrated that the magnetic field effect of charge-recombination kinetics showed for the first time a transition from the coherent to the incoherent spin-flip regime.
The lifetime of the CS states could be drastically prolonged by varying the spacer between the iridium complex and the NDI unit by using a biphenyl instead of a phenylene unit in T4.
A mixed-valence (MV) state of two TAA donors linked to an iridium metal centre were generated upon photoexcitation of triad pMV1 and mMV1. The mixed-valence character in these triads was proven by the analysis of an intervalence charge-transfer (IV-CT) band in the (near-infrared) NIR spectral region by femtosecond pump-probe experiments. These findings were supported by TD-DFT calculations.
The synthesis of dyads (D1–D4) was performed. Thereby the dipyrrin ligand was substituted with electron withdrawing groups. The electrochemical and photophysical characterisation revealed that in one case (D4) it was possible to generate a CS state upon photoexcitation. / In dieser Arbeit wurden die erfolgreiche Synthese einer Donor-Iridiumkomplex-Akzeptor-Familie (Triaden T1–T6, pMV1 und mMV1) und deren elektrochemischen und photophyiskalischen Eigenschaften vorgestellt. Als Donor wurden Triarylamine (TAA) verwendet, als Akzeptoreinheit diente ein Naphthalin-Diimid (NDI). Ein bis-cyclometallierter Phenylpyrazol-Iridium-Dipyrrin-Komplex übernahm die Aufgabe des Photosensibilisators. Die synthetischen Arbeiten konnten mit einer molekularen Struktur von T1 mittels Röntgenbeugung eines Einkristalls ergänzt werden.
Bei Photoanregung der Triaden mit transienter Absorptions-Spektroskopie wurde die sehr effiziente Bildung von langlebigen, ladungsgetrennten (CS) Zuständen beobachtet. Es wurde zudem herausgefunden, dass der Elektronentransfer (ET)-Mechanismus von der verwendeten Anregungswellenlänge abhängt.
Der Nachweis von Singulett und Triplett CS-Zuständen wurde mittels magnetfeldabhängiger, transienter Absorptions-Spektroskopie erbracht. Eine Analyse des Magnetfeldeffekts der Ladungsrekombinations-Kinetik zeigte zum ersten Mal einen Übergang von einem kohärenten zu einem inkohärenten Spinumkehrprozess.
Die Lebenszeit des CS-Zustandes ließ sich dramatisch verlängern indem die Phenylen- durch eine Biphenyl-Brückeneinheit zwischen dem Iridiumkomplex und dem NDI ersetzt wurde.
Gemischvalente Zustände konnten mittels photinduziertem Elektronentransfer in den Triaden pMV1 und mMV1 erzeugt werden. Im Fall von pMV1 wurde eine intensive Intervalenz-Ladungstransfer (IV-CT) Bande im nahinfraroten Spektralbereich mittels Femtosekunden transienter Anregungs-Abfrage-Spektroskopie beobachtet werden. Die Analyse dieser IV-CT Bande wurde mit TD-DFT Rechnungen vervollständigt.
Die Synthese von Dyaden (D1–D4) wurde erfolgreich durchgeführt, dabei wurde der Dipyrrin-Ligand mit elektronenziehenden Substituenten versehen. Die spektroskopische und elektrochemische Analyse erbrachte nach erfolgter Lichtanregung in einem Fall (D4) ebenfalls einen CS-Zustand.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:11872 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Klein, Johannes Hubert |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_mit_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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