p Os materiais orgânicos coloridos já fascinam os cientistas há mais de 200 anos. A cor de um material orgânico normalmente surge de interações luz-matéria que envolvem transições eletrônicas, como transferência de carga (CT) dentro ou entre moléculas orgânicas. A pesquisa moderna mostrou que além de serem corantes, materiais CT orgânicos podem ser usados ​​para muitas outras aplicações, como fotovoltaicos ou dispositivos de iluminação. Para auxiliar neste desenvolvimento e estudar a formação e as aplicações de sistemas de transferência de carga supramolecular prospectivos, Andreas Rösch explorou várias abordagens para o desenvolvimento de sistemas de modelos prospectivos. p A humanidade já usa tintas há mais de 40.000 anos para transmitir mensagens e preservar o patrimônio cultural. Considerando que os corantes usados ​​inicialmente eram produtos naturais, os avanços tecnológicos possibilitaram o acesso a corantes sintéticos, como os azo corantes, que revolucionaram o uso das cores no dia a dia.

p Considerando que a pesquisa em sistemas de transferência de carga intermolecular (CT) produziu uma infinidade de corantes funcionais para várias aplicações (opto-) eletrônicas, a formação de complexos de CT entre moléculas individuais tem sido usada para a preparação de muitos sistemas supramoleculares na solução ou na fase em massa.

p Interação de matéria leve

p Hoje, a cor de uma molécula de corante pode ser caracterizada por técnicas analíticas, como espectroscopia ultravioleta-visível (UV / Vis). Em combinação com a determinação da estrutura química e teoria química quântica, as relações estrutura-propriedade de corantes orgânicos foram investigadas quantitativamente.

p Uma importante interação luz-matéria que tem sido freqüentemente usada para criar cores visíveis a olho nu é a absorção de luz no regime visível. Esta propriedade é freqüentemente encontrada em materiais que exibem transferência de carga entre as frações doadoras ricas em elétrons (D) e aceitadoras pobres em elétrons (A).

p Dependendo da estrutura química dos compostos envolvidos, A TC pode ocorrer tanto intramolecularmente (ICT), ou seja, dentro de uma única molécula, ou intermolecularmente, isto é, entre duas moléculas individuais. Exemplos proeminentes de compostos que exibem ICT são os corantes push-pull. Devido à sua acessibilidade sintética, propriedades fotofísicas ajustáveis ​​e seus altos coeficientes de extinção, uma variedade de tais corantes orgânicos já está em uso comercial há mais de um século.

p Sistemas supramoleculares

p Hoje, uma infinidade de corantes funcionais está disponível para realizar uma variedade de aplicações (opto-) eletrônicas, como sensores, dispositivos de iluminação e fotovoltaicos. Em contraste com as TIC, A TC intermolecular ocorre quando um aduto próximo das porções D e A de duas moléculas diferentes é formado.

p Este aduto é então denominado complexo de TC. Um exemplo particularmente famoso para um complexo de CT é formado ao misturar iodo a uma solução aquosa de amido e notado pelo desenvolvimento de uma cor azul intensa. Embora esta formação de cor já tenha sido relatada pela primeira vez há mais de 200 anos, o emaranhamento estrutural do respectivo complexo de TC só foi desvendado muito mais tarde.

p Uma vez que os requisitos estruturais para formar complexos de TC foram compreendidos melhor, Complexos de TC podem ser usados ​​para projetar sistemas supramoleculares, isto é, para formar estruturas funcionais com tamanhos além de uma única molécula.

p Dispositivos eletrônicos do futuro

p Na tese apresentada, Andreas Rösch visa ampliar ainda mais o escopo de preparação e aplicação de sistemas de transferência de carga orgânica na área da química supramolecular. Na primeira parte desta tese, ele preparou novos corantes orgânicos nos quais metades ricas e pobres em elétrons são conectadas covalentemente. Ele mostra que uma mistura dos compostos forma um material semicondutor que não apenas transmite elétrons, mas também influencia o spin do elétron.

p Uma vez que a geração de tal corrente polarizada por spin é de interesse potencial para aplicação em catálise assimétrica, ele implementou as relações estrutura-propriedade adquiridas no projeto de material livre de metal conhecido para aplicação em eletrocatálise.

p Na segunda parte da tese, ele decorou superfícies com matrizes altamente ordenadas de motivos ricos e pobres em elétrons. Uma das arquiteturas geradas contém pilhas de moléculas ricas e pobres em elétrons, em que a proximidade das porções D e A sugere a formação bem-sucedida de complexos CT na superfície. Ele mostrou pela primeira vez que tal arquitetura pode ser formada em etapas, abordagem não covalente. Esta descoberta tem implicações importantes para projetar dispositivos eletrônicos do futuro com dimensões em nanoescala.