Band gap engineering of donor-acceptor π-conjugated poly(heteroarylene)s and poly(heteroaryleneethynylene)s

Ashraf, Raja Shahid

π-Konjugierte Polymere besitzen aufgrund ihrer elektronischen Struktur eine einzigartige Kombination von Eigenschaften: die elektronischen und optischen Eigenschaften von Metallen und Halbleitern in Kombination mit den vorteilhaften Verarbeitungsmöglichkeiten und mechanischen Eigenschaften von Polymeren. In den vergangenen 10 bis 20 Jahren sind effektive Synthesen zur Herstellung dieser halbleitenden Polymere hoher Reinheit erarbeitet worden und so sind konjugierte Polymere jetzt verfügbar für die Verwendung in “plastic electronic” devices. Das schließt Dioden, photovoltaische Zellen, Sensoren, lichtemittierende Dioden, Laser, Feldeffekt Transistoren und polymerintegrierte Schaltungen ein. Für ihren Einsatz in photo-optischen Anwendungen z.B. Solarzellen oder OLEDs sind vom chemischen Gesichtspunkt betrachtet u.a. folgende Aspekte wesentlich: Oxidations- und Reduktionspotential, Absorptionsspektren, Filmbildung aus Lösung, thermische Stabilität und darüber hinaus hohe h+/e- Ladungsträgerbeweglichkeiten. Für die Herstellung optisch transparenter Filme sind hohe Molekulargewichte erforderlich. Die Entwicklung neuer Polyheteroarylene und Polyheteroarylenethinylene für Polymersolarzellen zielte darauf ab, lösliche Polymere mit relativ niedriger Bandgap-Energie (<2,0 eV) und langwelliger Lichtabsorption (> 550 nm) zu synthetisieren, die oxidationsstabil sind. Es sollten Zusammenhänge zwischen diesen Eigenschaften und der Primärstruktur der Polymere studiert werden. Derartige Polymere können mittels Übergangsmetall-katalysierten C-C-Kopplungsmethoden synthetisiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit ist das Donor/Akzeptor Konzept zur Verifizierung der genannten Eigenschaften angewendet worden. Als Donor-Komponente wurde im wesentlichen Thiophen (substituiert) verwendet und als Akzeptoren N-Heterocyclen.

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Ashraf, Raja Shahid: Band gap engineering of donor-acceptor π-conjugated poly(heteroarylene)s and poly(heteroaryleneethynylene)s. 2007.

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