SFB 1249:  N-Heteropolyzyklen als Funktionsmaterialien

• Fachliche Zuordnung: Chemie ; Informatik, System- und Elektrotechnik ; Physik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281029004

Ziel dieses Forschungsverbundes ist die Entwicklung neuer organischer Funktionsmaterialien mit gezielt steuerbaren elektronischen Eigenschaften und deren Anwendung als photoaktive Komponenten und organische Halbleiter. Das Konzept basiert auf der Ausnutzung der N <->CH-Isosterie (sowie der korrespondierenden NH <-> [CH]--Substitution) in Kombination mit der Anzahl und Ringgröße von kondensierten Heterozyklen zur gezielten Steuerung der elektronischen und optischen Eigenschaften bei unveränderter Molekülgestalt. Voraussetzung für einen rationalen Zugang zu diesen neuen Materialien ist ein detaillierteres Verständnis der zugrundeliegenden Elementarprozesse, d.h. sowohl der molekularen Aggregation (und deren Steuerung durch schwache intermolekulare Wechselwirkungen), der Strukturbildung an Grenzflächen, der elektronischen Anregung und des Ladungstransports. Die geplanten Arbeiten umfassen das gesamte Spektrum von der synthese-chemischen Methodenentwicklung, der strukturanalytischen bzw. spektroskopischen Charakterisierung und theoretischen Modellierung der Moleküle, Aggregate und Filme bis hin zur Frage, wie sich die Moleküleigenschaften in den optoelektronischen Materialeigenschaften u.a. auch in Bauelementen manifestieren. In der nächsten Förderperiode werden die Untersuchungen zu den nichtlinearen optischen Eigenschaften von offenschaligen N-Heterozyklen und deren magneto-optisches und Ladungstransportverhalten ausgeweitet. Darüber hinaus wird ein neuer Schwerpunkt auf chiro-optische und Transporteigenschaften chiraler N-Heterozyklen liegen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

• A01 - Synthese neuartiger N-Heteroacene und N-Heteroarene (Teilprojektleiter Bunz, Uwe F. H. )
• A02 - Azaperylen- und Azacoronen-Derivate als Funktionelle Organische Materialien (Teilprojektleiter Gade, Lutz H. )
• A03 - Einfache und effiziente Synthese von elektronenarmen N-heterozyklischen Systemen und von azulenbasierten N-Heterpolyzyklen auf der Basis existierender Zwischenstufen (Teilprojektleiter Hashmi, A. Stephen K. )
• A04 - Nicht planare heterozyklische Elektronenakzeptormoleküle für die organische Elektronik (Teilprojektleiter Mastalerz, Michael )
• A05 - Elektronendonoren unterschiedlicher Dimensionalität abgeleitet von verbrückten Triphenylaminen (Teilprojektleiter Kivala, Milan )
• B01 - Theoretische Beschreibung und rechnerische Vorhersage der molekularen Eigenschaften von N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiter Dreuw, Andreas )
• B02 - Bottom-up Modellierung der Energie- und Ladungstransporteigenschaften von N-Heteropolyzyklen mit Hilfe von Multi-Skalen- Methoden (Teilprojektleiter Elstner, Marcus )
• B03 - Spektroskopische Untersuchung von N-Heteropolyzyklischen Molekülen durch Matrixisolierung (Teilprojektleiter Himmel, Hans-Jörg )
• B04 - Untersuchung der ultraschnellen Dynamik von Heteropolycyclen mit multidimensionaler Femtosekunden-Spektroskopie (Teilprojektleiter Buckup, Tiago )
• B06 - Grenzflächen mit N-Heteropolyzyklen: Morphologien, elektronische Eigen¬schaften und Dynamiken elektronisch angeregter Zustände (Teilprojektleiterin Tegeder, Petra )
• B08 - Dynamische Pfade von N-Heteropolyzyklen im Bereich der starken Licht-Materie-Kopplung (Teilprojektleiter Vendrell, Oriol )
• B09 - Ultraschnelle chirale Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in der elektronischen Zustands-dynamik von N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiter Deschler, Felix )
• B10 - Die Rolle der Unordnung beim kohärenten Transport angeregter Zustände in N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiterin Gessner, Julia )
• C01 - Herstellung, Charakterisierung und Integration Organischer Dünnschicht-Transistoren (Teilprojektleiter Klauk, Hagen )
• C06 - Ladungstransport und chiroptische Eigenschaften von chiralen N-Heteropolyzyklen in dünnen Filmen (Teilprojektleiterin Zaumseil, Jana )
• C09 - Starke Licht-Materie-Kopplung mit N-Heteropolyzyklen für durchstimmbare organische Photodetektoren und Phototransistoren (Teilprojektleiterin Zaumseil, Jana )
• C11 - 3D-Druck von funktionellen Strukturen auf der Basis von N-Heteropolyzyklischen Derivaten (Teilprojektleiterin Blasco, Ph.D., Eva )
• C12 - Struktur-Funktions-Analyse mit fortgeschrittenen Methoden der Elektronen-mikroskopie (Teilprojektleiterin Eggeler, Yolita M. )
• C13 - Kartierung des chemischen Raums von Stickstoff-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiter Friederich, Pascal )
• C14 - Atomistische Untersuchungen der molekularen Anordnung von N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiter Amirjalayer, Saeed )
• Z - Geschäftsstelle des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Gade, Lutz H. ;  Tegeder, Petra )

Abgeschlossene Projekte

• B05 - Visualisierung von Struktur und Funktion im Elektronenmikroskop (Teilprojektleiter Schröder, Rasmus R. )
• B07 - Theoretische Modellierung kleiner Molekülverbände von N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiter Höfener, Sebastian )
• C02 - N-Heteropolyzyklen auf Graphen (Teilprojektleiterin Backes, Claudia )
• C03 - Charakterisierung molekularer Wechselwirkungen in der kondensierten Phase und an Grenzflächen durch IR-Spektroskopie (Teilprojektleiterin Pucci, Annemarie )
• C04 - Untersuchung der optoelektronischen Eigenschaften von N-heterozyklischen Verbindungen und deren Anwendung in Photovoltaischen Dioden (Teilprojektleiterin Vaynzof, Yana )
• C05 - Mobilität von Ladungsträgern in selbst-assemblierten Monolagen (Teilprojektleiter Bunz, Uwe F. H. ;  Wöll, Christof )
• C07 - Bipolare Materialien auf der Basis von N-Heterozyklen für neue Speicher-Anwendungen (Teilprojektleiter Kemerink, Martijn )
• C08 - Steuerung des Aggregationsverhaltens von N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiterin Backes, Claudia )
• C10 - Theoretische Untersuchung der Stabilität und Reaktivität von offenschaligen N-Heteropolyzyklen (Teilprojektleiterin Gryn`ova, Ganna )

• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Beteiligte Hochschule: Karlsruher Institut für Technologie
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF)
• Sprecherinnen / Sprecher: Professor Dr. Lutz H. Gade, bis 12/2024; Professorin Dr. Petra Tegeder, seit 1/2025