Multielektronen-Transformationen in Polymeren, die auf Metall-Salen-Komplexen mit vier Redox-Zentren basieren

• Antragstellerin: Dr. Evgenia Dmitrieva
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469234593

Polymerkomplexe, die Übergangsmetallionen und Liganden vom Salen-Typ enthalten, sind elektrochemisch aktive Metallopolymere, die aufgrund ihrer Multielektronen-Redox-Prozesse, ihres elektrochromen Verhaltens, ihrer elektrokatalytischen Aktivität und elektrochemischen Stabilität in vielen Feldern der modernen Chemie wie Energiespeicherung, Katalyse, chemische Sensoren, Elektronik oder Medizin eingesetzt werden können. Unser Ziel in dem beantragten Projekt ist es, den Mechanismus der Ladungsinjektion und -delokalisierung in Metall-Salen Polymeren während der n- und p-Dotierung aufzuklären. Dadurch erhalten wir die Möglichkeit durch gezielte Veränderung der Polymerstruktur und damit der Redox-Eigenschaften neue Strategien zu entwickeln, um funktionelle Materialien mit maßgeschneiderten und leicht zu verändernden Eigenschaften für neue Anwendungen herzustellen. Wir werden eine Reihe von Polymeren synthetisieren und untersuchen, die auf Komplexen vom Metall-Salen mit vier redox-aktiven Zentren basieren. Die multielektronische Natur von Redox-Prozessen in solchen Polymeren bietet hohe Werte für die spezifische Kapazität and multifarbiges Verhalten und macht sie zu attraktiven Kandidaten für Energiespeicher- und elektrochromen Anwendungen. Wir werden die Oxidations- und Reduktionsprozesse in Polymeren mit verschiedener Molekülstruktur systematisch untersuchen. Die Polymerstruktur wird durch verschiedene Metallionen und periphere Substituenten im Liganden moduliert werden. Dieser Ansatz erlaubt es uns, die wichtigsten Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in Metall-Salen Polymeren aufzuklären. Die Polymere werden mit den in situ spektroelektrochemischen Methoden unter Einbeziehung von Elektronspinresonanz (ESR), Ultraviolett-sichtbaren-Nahinfrarot (UV-vis-NIR) und Fourier-Transform-Infrarot (FTIR) Spektroskopien untersucht. Dabei werden die Art, Lokalisation und Eigenschaften der Ladungsträger sowie die Pfade der Delokalisierung der Ladung im Polymer bestimmt werden. Wir werden aufzeigen, dass unsere Ergebnisse einen Beitrag zur Entwicklung der polymerbasierten Materialien mit verbessertem funktionalem Charakter für den Einsatz in der Energiespeicherung, elektrochromen Bauelementen und heterogenen Katalyse leisten können. Die Ergebnisse des beantragten Projektes werden nicht nur zum theoretischen Verständnis der Redox-Prozesse in elektrochemisch aktiven Metallopolymeren führen, sondern auch eine Grundlage für die Entwicklung von funktionellen Materialien der nächsten Generation bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen