@article{WeissenseelGottschollBoennighausenetal.2021,
  author    = {Weissenseel, Sebastian and Gottscholl, Andreas and B{\"o}nnighausen, Rebecca and Dyakonov, Vladimir and Sperlich, Andreas},
  title     = {Long-lived spin-polarized intermolecular exciplex states in thermally activated delayed fluorescence-based organic light-emitting diodes},
  series = {Science Advances},
  volume    = {7},
  journal   = {Science Advances},
  number    = {47},
  doi       = {10.1126/sciadv.abj9961},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-265508},
  year      = {2021},
  abstract  = {Spin-spin interactions in organic light-emitting diodes (OLEDs) based on thermally activated delayed fluorescence (TADF) are pivotal because radiative recombination is largely determined by triplet-to-singlet conversion, also called reverse intersystem crossing (RISC). To explore the underlying process, we apply a spin-resonance spectral hole-burning technique to probe electroluminescence. We find that the triplet exciplex states in OLEDs are highly spin-polarized and show that these states can be decoupled from the heterogeneous nuclear environment as a source of spin dephasing and can even be coherently manipulated on a spin-spin relaxation time scale T-2* of 30 ns. Crucially, we obtain the characteristic triplet exciplex spin-lattice relaxation time T-1 in the range of 50 mu s, which far exceeds the RISC time. We conclude that slow spin relaxation rather than RISC is an efficiency-limiting step for intermolecular donor:acceptor systems. Finding TADF emitters with faster spin relaxation will benefit this type of TADF OLEDs.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Riese2019,
  author    = {Riese, Stefan},
  title     = {Photophysics and Spin Chemistry of Donor-Acceptor substituted Dipyrrinato-Metal-Complexes},
  doi       = {10.25972/OPUS-18022},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-180228},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {In this thesis, the photophysics and spin chemistry of donor-photosensitizer-acceptor triads were investigated. While all investigated triads comprised a TAA as an electron donor and a NDI as an electron acceptor, the central photosensitizers (PS) were different chromophores based on the dipyrrin-motif. The purity and identity of all target compounds could be confirmed by NMR spectroscopy, mass spectrometry and elemental analysis. The first part of the work dealt with dipyrrinato-complexes of cyclometalated heavy transition metals. The successful synthesis of novel triads based on Ir(III), Pt(II) and Pd(II) was presented. The optical and electrochemical properties indicated charge separation (CS), which was confirmed by transient absorption (TA) spectroscopy. TA-spectroscopy also revealed that the process of CS is significantly slower and less efficient for the triads based on Pt(II) and Pd(II) than for the analogous Ir(III) triads. This is mostly due to a much more convoluted reaction pathway, comprising several intermediate states before the formation of the final charge separated state (CSS2). On the other hand, CSS2 exhibits long lifetimes which are dependent on the central metal ion. While the Ir(III) triads show lifetimes of about 0.5 µs in MeCN, the Pt(II) and Pd(II) analogues show lifetimes of 1.5 µs. The magnetic field effect on the charge recombination (CR) kinetics of CSS2 was investigated by magnetic field dependent ns-TA spectroscopy and could be rationalized based on a classical kinetic scheme comprising only one magnetic field dependent rate constant k±. The behavior of k± shows a clear separation of the coherent and incoherent spin interconversion mechanisms. While the coherent spin evolution is due to the isotropic hyperfine coupling with the magnetic nuclei of the radical centers, the incoherent spin relaxation is due to a rotational modulation of the anisotropic hyperfine coupling tensor and is strongly dependent on the viscosity of the solvent. This dependence could be used to measure the nanoviscosity of the oligomeric solvent pTHF, which was found to be distinctly different from its macroviscosity. The second part of the work dealt with bisdipyrrinato complexes and their bridged porphodimethenato (PDM) analogues. Initially, the suitability of the different chromophores for the use as PS in donor-acceptor substituted triads was tested by a systematic investigation of their steady state and transient properties. While the PDM-complex of Zn(II) and Pd(II) exhibited promising characteristics such as a high exited state lifetime and relatively intense emission, the purely organic parent PDM and the non-bridged bisdipyrrinato-Pd(II) complex were less suitable. The difference between the two Pd(II) complexes could be explained by a structural rearrangement of the non-bridged complex which results in a non-emissive metal centered triplet state with disphenoidal geometry. This rearrangement is prevented by the dimethylmethylene-bridges in the bridged analogue resulting in higher phosphorescence quantum yields and excited state lifetimes. With the exception of the Zn(II)PDM-complex, the synthesis of novel donor acceptor substituted triads could be realized for all desired central chromophores. They were investigated equivalently to the cyclometalated triads described in the first part. The steady state properties indicate a stronger electronic coupling between the subunits due to the lack of unsaturated bridges between the donor and the central chromophore. Photoinduced CS occurs in all investigated triads. Due to the low exited state lifetimes of the central chromophores, CSS is formed less efficiently for the triads based on the unbridged Pd(II)-complex as well as the purely organic PDM. In the triad based on the bridged Pd(II) complex, the CR of CSS2 is faster than its formation resulting in low intermediate concentrations. For its elongated analogue, this is not the case and CSS2 can be observed clearly. Although the spin-chemistry of the triads based on bisdipyrrinato-Pd(II) and porphodimethenato-Pd(II) is less well understood, first interpretations of the magnetic field dependent decay kinetics gave results approximately equivalent to those obtained for the cyclometalated triads. Furthermore, the MFE was shown to be useful for the investigation of the quantum yield of CS and the identity of the observed CSSs. In both parts of this work, the influence of the central photosensitizer on the photophysics and the spin chemistry of the triads could be shown. While the process of CS is directly dependent on the PS, the PS usually is not directly involved in the final CSSs. None the less, it can still indirectly affect the CR and spin chemistry of the CSS since it influences the electronic coupling between donor and acceptor, as well as the geometry of the triads.},
  subject      = {Charge-transfer-Komplexe},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Geiss2009,
  author    = {Geiß, Barbara},
  title     = {Donor-Acceptor Substituted Triplet Emitters},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-39721},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Im ersten Teil dieser Arbeit wurden die Synthesen und photophysikalischen Eigenschaften mehrerer Donor-Akzeptor-substituierter {\"U}bergangsmetallkomplexe des Typs [(C^N)2Ir(N^N)][PF6] vorgestellt. Das Ir(III) wurde mit Lochleitern wie Carbazol (CZ) und Triarylamin (TAA), die {\"u}ber eine Methyl- und Ethylbr{\"u}cke mit dem cyclometallierten C^N-Liganden Phenylpyrazol (ppz) und Phenylpyridin (ppy) verbunden waren, verkn{\"u}pft. Zweiz{\"a}hnige neutrale N^N- und P^P-Liganden wie 2,2'-Bipyridyl (bpy), 3,4,7,8-Tetramethyl-1,10-phenanthrolin (tmp) und cis-1,2-Bis(diphenylphosphino)ethylen (bdppe) wurden als Akzeptoren ausgew{\"a}hlt.Um die Eigenschaften in Vergleich setzen zu k{\"o}nnen, wurden die entsprechenden Referenzverbindungen ohne Lochleiter hergestellt. Alle Carbazol-Komplexe, bis auf die bdppe-Verbindungen, zeigen Emission und transiente Absorption {\"a}hnlich denen ihrer Referenzverbindungen, was sie f{\"u}r Anwendungen in der OLED-Forschung interessant macht. Untersuchungen an LECs (lichtemittierende elektrochemische Zellen) zeigen eine rotverschobene Lumineszenz. Die Triarylamin-Komplexe zeigen keine Emission bei RT, allerdings weisen diese eine intensive, blauverschobene und langlebige Lumineszenz bei 77 K in einer festen Matrix auf. Die transienten Absorptionsspektren unterscheiden sich stark von denen der Referenzverbindungen. Sie weisen charakteristische Merkmale von den Spektren der isolierten Radikalanionen und Radikalkationen auf, was durch spektroelektrochemische Messungen bewiesen wurde. Daraus kann geschlossen werden, dass es sich bei dem angeregten Zustand um einen ladungsgetrennten (CS) Zustand handelt, wo die positive Ladung am Triarylamin-Donor und die negative Ladung am N^N-Akzeptor sitzt. Die Abklingzeiten der angeregten Zust{\"a}nde verlaufen biexponentiell, was ein Hinweis auf das Vorhandensein zweier angeregter Zust{\"a}nde, dem 1CS und 3CS Zustand, ist. Um dieses Verhalten zu untersuchen, wurden verschieden substituierte bpy-Komplexe synthetisiert und analysiert. Temperaturabh{\"a}ngige Messungen der transienten Absorption zeigten, dass alle Ratenkonstanten temperaturunabh{\"a}ngig sind, mit Ausnahme des OMe-substituierten Komplexes. Die Gleichgewichtskonstante K = k1 / k2 ist nahezu eins f{\"u}r alle Komplexe. Bei dem OMe-Komplex sinkt sie mit steigender Temperatur. Eine Auftragung der Ratenkonstanten gegen die Energiedifferenzen, die durch cyclovoltammetrische Messungen erhalten wurden, zeigte, dass alle Konstanten mit steigender Donorst{\"a}rke am bpy-Liganden abfallen. DFT-Rechnungen an der OMe-Verbindung sind noch in Arbeit. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden neutrale Ir(III) und Pt(II) Komplexe des Typs [(O^O)Ir(N^N)2] und [(O^O)Pt(N^N)] vorgestellt. Hier wurde TAA mit Acetylacetonat (acac) direkt, oder {\"u}ber eine CH2-Br{\"u}cke verbunden, um den Einfluss der Art der Verbr{\"u}ckung auf die photophysikalischen Eigenschaften zu beobachten. Als zweiz{\"a}hniger N^N-Ligand wurde 2,2'-Bipyridyl (bpy) gew{\"a}hlt. Auch hier wurden alle entsprechenden Referenzverbindungen ohne Triarylamin als Vergleich hergestellt. Zudem wurde der homoleptische fac Ir(N^N)3 Komplex mit Triarylamin, welches {\"u}ber eine Methyl- und Ethylbr{\"u}cke an Phenylpyrazol angekn{\"u}pft wurde, synthetisiert. Die Synthese des Ir(III)-Komplexes mit TAA substituiertem acac-Liganden verkn{\"u}pft {\"u}ber eine CH2-Br{\"u}cke konnte nicht hergestellt werden. Alle neutralen TAA-substituierten \&\#61538;-diketonato Pt(II) und Ir(III) Komplexe zeigen keine Lumineszenz, außer dem Pt(II)-Komplex mit CH2-Gruppe. Dieser zeigt angeregte Zust{\"a}nde die in guter {\"U}bereinstimmung mit den Emissionslebenszeiten bei RT sind. Diese sind {\"a}hnlich denen der Referenz, was auf einen 3Pt(N^N)(O^O)- Zustand schließen l{\"a}sst. Die Komplexe ohne CH2-Br{\"u}cke zeigen zudem keine transiente Absorption was auf ein Charge-Transfer-Quenching aufgrund der direkten Verkn{\"u}pfung zwischen Donor und Akzeptor zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sein k{\"o}nnte. Der homoleptische fac Ir(N^N)3 Komplex weist weder Emission bei RT, noch transiente Absorption auf. Bei 77 K ist eine stark strukturierte Emission mit einer Abklingzeit von 14 \&\#61549;s zu beobachten. Verglichen mit dem literaturbekannten Vergleichskomplex ist die Emission auf die Bev{\"o}lkerung eines 3Ir(ppz)3-Zustandes zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Unsere Ergebnisse sind grundlegend f{\"u}r die Synthese weiterer Verbindungen mit st{\"a}rkeren Akzeptoren, wie z. B. Naphthalenimid, um l{\"a}ngerlebige ladungsgetrennte Zust{\"a}nde zu erhalten. Diese k{\"o}nnten Anwendung als Photosynthesiser in Solarzellen und anderen optoelektronischen Bauteilen finden. Zudem sind weiter Untersuchungen an LECs und OLEDs f{\"u}r die Carbazol-Komplexe noch immer von Interesse, um das Ausmaß der Triplett-Triplett-Annihilierung zu quantifizieren.},
  subject      = {Tiplet emiters},
  language  = {en}
}