Einkristallröntgenstruktur des blau lumineszierenden Platinkomplexes.

Leuch­tende Pla­tin-Mole­küle

In einer internationalen Zusammenarbeit haben Dr. Klaus Wurst und Prof. Dr. Peter Brüggeller vom Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie in einer Arbeit zu supramolekularer Chemie Leuchteigenschaften von Molekülen erforscht, die unter anderem bei OLEDs zum Einsatz kommen könnten.
Peter Brüggeller (li.) und Klaus Wurst vor dem Einkristallröntgenstrukturgerät, das durch eine vom CERN übernommene  CMOS-Technologie zu international vielbeachteten Ergebnissen führte.
Peter Brüggeller (li.) und Klaus Wurst vor dem Einkristallröntgenstrukturgerät, das durch eine vom CERN übernommene  CMOS-Technologie zu international vielbeachteten Ergebnissen führte. (Foto: Brüggeller/Wurst)

„Die supramolekulare Chemie beschäftigt sich mit dem Zusammenschluss von Molekülen zu neuen Supra-Strukturen“, erklärt ao. Univ.-Prof. Peter Brüggeller vom Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie. Gemeinsam mit seinem Kollegen Ass.-Prof. Dr. Klaus Wurst forscht Brüggeller an metallischen Supramolekülen. „Moleküle lagern sich durch Selbstorganisation zusammen, was zu unterschiedlichen Eigenschaften dieser Supramoleküle führt. In diesem Zusammenhang drängt sich die Frage auf: ‚Is anything not self-assembly?‘“ Die Schwierigkeit für die Forschung besteht darin, diese Selbstaggregation exakt zu beweisen. Eine exzellente Methode dieses Nachweises stellt dabei die Einkristallröntgenstrukturanalyse dar. Das Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie verfügt zu diesem Zweck über ein Einkristallröntgenstrukturgerät mit einer vom CERN übernommenen CMOS-Technologie. „Dieses Gerät war die Voraussetzung, hat aber allein noch nicht genügt, um die Selbstaggregation aufzuklären, da starke Zwillingseffekte die Kristallstruktur überlagerten. Erst nach wochenlanger Arbeit und durch die Expertise von Klaus Wurst ist es gelungen, die hierarchische supramolekulare Struktur aufzuklären“, bringt Peter Brüggeller die Ergebnisse auf den Punkt. Im von Brüggeller und Wurst erforschten Fall führt die Selbstaggregation zu unterschiedlichen Platin-Platin-Wechselwirkungen, die wiederum die Lumineszenzeigenschaften der Komplexe steuern.

Platin-Supramoleküle

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Lumineszierende Platin-Komplexe 1 und 2: a) Strukturformeln, b) Einkristallröntgenstrukturanalysen, c) Kristall-Packungen. Der nähere Platin-Platinabstand in 2 verändert die Farbe der Lumineszenz von blau zu gelb. (Abbildung: Brüggeller/Wurst)
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a) Fortschreitende Beschichtung der blau lumineszierenden Kristalle der Verbindung 1 mit dem gelben Komplex 2 und darunter die daraus resultierenden spektralen Veränderungen. b) Reversibilität der gelben Beschichtung: der Kristall wird wieder blau. c) Schematische Darstellung; oben: gelbe Beschichtung, mitte: hauptsächlich gelber Kristall, unten: nach Entschichten wieder blauer Kristall. (Abbildung: Brüggeller/Wurst)

Die quadratisch planare Koordination von Platin(II) zusammen mit konjugierten, flachen Liganden bewirkt neue Molekülorbitale, die durch Metall-Metall-Wechselwirkungen entstehen. Ab einem Platin-Platin-Abstand von ca. 4,5 Ångström (4,5 Zehnmillionstel eines Millimeters) verschwinden diese Interaktionen und unveränderte photophysikalische Eigenschaften dominieren, was zu einer blauen Lumineszenz führt. „Durch die geschickte Wahl von Hilfsliganden können wir das Supramolekül so steuern, dass eine gelbe Lumineszenz auftritt. Grundsätzlich könnte das ganze Farbspektrum so eingestellt werden“, erklärt Brüggeller. Interessanterweise können auch blau-lumineszierende Kristalle von einer gelb-lumineszierenden Schicht überzogen werden. Dieser Prozess ist reversibel und unter geeigneten Lösungsmittelbedingungen können aus den gelb beschichteten Kristallen wieder blaue entstehen.

Als Anwendung dieses nun vollständig aufgeklärten Verhaltens kommen OLEDs (organic light emitting diods) in Frage. Außerdem wurden diese Verbindungen im K-Regio-Projekt „SolarHydrogen“ als Chromophore getestet. Die Innsbrucker Ergebnisse, die kürzlich im Fachjournal „Angewandte Chemie“ publiziert wurden, sind jetzt Basis für weitere internationale Untersuchungen und haben für Peter Brüggeller eine Einladung als Gastprofessor an die Universität Mailand zur Folge.

(Peter Brüggeller/red)

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