Präzise Synthese von wohldefinierten elektronleitenden und Donor-Akzeptor halbleitenden Copolymere für organische Elektronik

• Antragsteller: Dr. Anton Kiriy
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279856429

Der vorgelegte Projektantrag strebt an, eine Kettenwachstumspolykondesation mit Kettenübertragung des Katalysators (CTPs) wohldefinierten elektrondeffizienten halbleitenden Polymere für Anwendung in organischer Elektronik (z.B. Solarzellen, Feldeffekttransistoren) zu entwickeln. Gegenwärtig meist verbreitete Stufenwachstumspolymerisation von halbleitenden Polymeren erlaubt keine direkte zuverlässige Kontrolle der Molmasse, Polydispersität, Endgruppen und Kettenarchitektur d.h. Eigenschaften, die die Molekülorientierung in den Dünnschichten und die Morphologie der dünnen Filmen stark beeinflussen. Die Morphologie und Molekülorientierung wiederum bestimmen (und häufig begrenzen) die Leistung der optoelektronischen Bauelementen. Heutzutage hat CTPs Reife als einzigartiges Werkzeug für Synthese von wohldefinierten Polymeren und Copolymeren erreicht. Jedoch ist die Auswahl an Monomeren, die mit CTP polymerisiert werden können, nur auf einfache elektronreiche Monomere begrentzt. Diese sind unvorteilhaft, da die leistungsfähigste halbleitende Polymere üblicherweise aus Donoreinheiten (D) und Akzeptoreinheiten (A) aufgebaut sind, dessen Polymerisation wiederum großenteils unterentwickelt ist. Neulich hat der Antragsteller eine neuartige ausgezeichnet kontrollierbare Synthese von solchen D/A Einheiten entwickelt und das Ziel des vorgelegten Projektes ist, diesen Erfolg weiter zu nutzen und weiter zu entwickeln. Konkret wirden Synthese von folgenden Polymeren beabsichtigt 1) Donor Akzeptor homopolymere mit bestimmten Start und Endgruppen, die Selbstorganisation und Oberflächeneigenschafen (z.B. Fähigkeit einer kovalenten Anbindung an Metallelektroden) steuern und 2) vollkonjugierte Blockcopolymere in denen mindestens ein Block ein DA Copolymer ist. In dem ersten Abschnitt wird Kettenpolymerisation des einen der besten n Typ Polymeren P(NDI2ODT2)) (auch bekannt als N2200) durch Variation der Art der Liganden in Ni und Pd Initiatoren und durch Abwendung der chain termination optimiert. Diese Aufgabe wird mit detaillierten mechanistischen Untersuchungen bewältigt. Sobald optimierte Initiatoren vorliegen, werden in dem zweiten Abschnitt Polymere mit spezifischen Start/Endgruppen (z.B. Pyridil) zur Anbindung der Polymerketten an Metallelektroden und zur Injektion der Ladungsträger präpariert. Selbstorganisation (Bindung zum Metall, Morphologie) und optoelektronische Eigenschaften der synthetisierten Bolckcopolymere werden ebenfalls untersucht. Am Ende werden vielversprechende Polymere ausgewählt und an Kooperationspartner zur Anwendung in optoelektronischen Bauelementen ausgehändigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen