@phdthesis{Hupp2020,
  author    = {Hupp, Benjamin},
  title     = {Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen Kupfer(I)-basierter NIR-Emitter und MRP-Materialien},
  doi       = {10.25972/OPUS-18769},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-187694},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wurden lumineszente Kupfer(I)-verbindungen untersucht, um durch die Herstellung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen einen Beitrag zur Erforschung niederenergetischer Emitter und mechanoresponsiver Phosphoreszenzmaterialien zu leisten. Dar{\"u}ber hinaus wurden Vorarbeiten zur Ergr{\"u}ndung kooperativer Effekte in dinuklearen Kupfer(I)-komplexen durchgef{\"u}hrt. Im Bereich niederenergetischer Emitter wurden tetraedrische Kupferverbindungen mit Chromophorliganden auf Basis des Grundmotivs 2-(Pyridin-2-yl)-imdazol untersucht. Komplexe mit diesem Liganden emittieren meistens Gr{\"u}n bis Orange, daher wurde ein Stickstoffatom im R{\"u}ckgrat des Liganden durch Schwefel substituiert, um eine bathochrome Verschiebung zu bewirken. Zur Untersuchung des Einflusses der Donorst{\"a}rke, Sterik und Komplexgeometrie auf das Emissionsverhalten wurden diverse Phosphane und ein NHC als Donorliganden verwendet. Die Emissionsmaxima der untersuchten Verbindungen liegen erwartungsgem{\"a}ß im Orangen bis Tiefroten und es konnten f{\"u}r diesen Emissionsbereich gute Quantenausbeuten von bis zu 11 \% erreicht werden. Die Anf{\"a}lligkeit tetraedrischer Kupfer(I)-komplexe f{\"u}r Verzerrungen im angeregten Zustand und die damit einhergehende Erh{\"o}hung strahlungsloser Prozesse ließ sich durch den Einsatz sterisch anspruchsvoller Liganden unterdr{\"u}cken. Um das Potenzial f{\"u}r die Verwendung in optoelektronischen Bauteilen zu ergr{\"u}nden, wurden umfangreiche Stabilit{\"a}tstests durchgef{\"u}hrt, die die enorme thermische Belastbarkeit im Festk{\"o}rper sowie langfristige Stabilit{\"a}t in verd{\"u}nnter L{\"o}sung einiger Verbindungen best{\"a}tigten. Ferner wurden in Kooperation mit der Gruppe um Prof. Holger Braunschweig photophysikalische Studien an zwei dinuklearen und einem trinuklearen Kupfer(I)-diborinkomplex durchgef{\"u}hrt, die im Rahmen der Promotionen von Dr. Jan Mies und Dr. Theresa Dellermann synthetisiert wurden. Die Verbindungen weisen in Festk{\"o}rper und L{\"o}sung tiefrote Phosphoreszenz auf. Die Effizienz des trinuklearen Komplexes (φ = 0.58 im Festk{\"o}rper) ist deutlich h{\"o}her als die der beiden dinuklearen Verbindungen (φ < 0.03). Die Kupfer-Diborin-Bindung besitzt einen signifikanten kovalenten Anteil. Die {\"U}bergangsmetallatome haben somit einen starken Einfluss auf die strahlenden {\"U}berg{\"a}nge, was zum Auftreten von Phosphoreszenz f{\"u}hrt. F{\"u}r effiziente Emission ist eine lineare Anordnung zweier Kupferfragmente um das Diborin notwendig, was im Fall des trinuklearen Komplexes stets gew{\"a}hrleistet ist, f{\"u}r die dinuklearen Komplexe jedoch nur in L{\"o}sung zu beobachten ist. Durch die Studien wurde einerseits das komplexe Emissionsverhalten dieser Komplexe aufgekl{\"a}rt und andererseits die Relevanz dieser neuen Verbindungsklasse f{\"u}r niederenergetische Emittermaterialien gezeigt. Zus{\"a}tzlich wurden Vorarbeiten zur Untersuchung kooperativer Effekte in dinuklearen Kupfer(I)-verbindungen unter Ausschluss schwer zu erhaltender cuprophiler Wechselwirkungen durchgef{\"u}hrt. Es sollten mono- und dinukleare Kupfer(I)-komplexe mit Bisbenzimidazol und Benzimidazolpyrimidin als verbr{\"u}ckenden Chromophorliganden synthetisiert und photophysikalisch untersucht werden, um eine eventuelle Erh{\"o}hung der Effizienz der dinuklearen Komplexe gegen{\"u}ber ihren mononuklearen Analoga zu quantifizieren. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es, einen zuverl{\"a}ssigen Syntheseweg f{\"u}r die im R{\"u}ckgrat alkylierten verbr{\"u}ckenden Liganden zu etablieren. Ferner wurden erste Versuche zur Herstellung kationischer und neutraler mononuklearer Komplexe durchgef{\"u}hrt. Außerdem wurde die mechanochrome Lumineszenz eines aus Vorarbeiten bekannten dinuklearen Kupferkomplexes untersucht und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen hergestellt. Hierzu wurden Komplexsalze mit den Anionen PF6- und BF4- hergestellt und mittels zahlreicher Spektroskopiemethoden analysiert, um umfangreiche Informationen zu den Eigenschaften im Grund- und angeregten Zustand zu sammeln. Durch Schwingungsspektroskopie wurde nachgewiesen, dass die Phasen{\"a}nderung zu keiner ver{\"a}nderten Konstitution der Verbindung im Grundzustand f{\"u}hrt. Durch 1H-19F-HOESY- sowie 19F-Festk{\"o}rper-NMR-Experimente wurde festgestellt, dass sowohl in L{\"o}sung wie auch im Festk{\"o}rper Kation und Anion gepaart vorliegen und miteinander wechselwirken. Da die BF4- und PF6-Komplexe in L{\"o}sung ein sehr {\"a}hnliches Emissionsverhalten zum amorphen Feststoff aufweisen, wurde davon ausgegangen, dass die f{\"u}r die Emission verantwortlichen Strukturen in beiden Medien vergleichbar sind. Zus{\"a}tzlich gelang es, mittels ESR-Spektroskopie nachzuweisen, dass im Grundzustand keine ausreichende Ann{\"a}herung der beiden Kupferatome stattfindet, um dipolare Wechselwirkungen zu erzeugen. Mithilfe quantenchemischer Rechnungen wurde die mechanochrome Lumineszenz nicht auf das Auftreten von Cuprophilie zur{\"u}ckgef{\"u}hrt, sondern auf die Ausbildung einer Cu-F-Bindung im angeregten Zustand, was ein v{\"o}llig neuer Mechanismus f{\"u}r mechanochrome Lumineszenz bei Kupfer(I)-komplexen ist. In weiterf{\"u}hrenden photophysikalischen Studien wurde zudem gezeigt, dass die Emission auch Empfindlichkeit gegen{\"u}ber Temperatur sowie L{\"o}sungsmitteld{\"a}mpfen aufweist und es sich somit um eine multiresponsive Verbindungsklasse handelt.},
  subject      = {Kupferkomplexe},
  language  = {de}
}