Nah-Infrarot Cr(III)- und V(III)-Luminophore: Multiphonon Relaxation und Upconversion-Lumineszenz

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeption, Darstellung und photophysikalischen Charakterisierung von neuen lumineszenten Materialien auf Basis der 3d-Übergangsmetalle Vanadium und Chrom. Dabei konnte das Konzept von bekannten Chrom(III)-Komplexen mit Spin-Flip- Emission auf Metallkomplexe des günstigen und reichlich verfügbaren Metalls Vanadium erweitert werden. Der neu entwickelte [V(ddpd)2](PF6)3-Komplex (ddpd = N,N’-dimethyl-N,N’-dipyridin-2-ylpyridin-2,6-diamin) ist dabei der erste 3dn-Metallkomplex (n ≠ 10) überhaupt, welcher NIR-Lumineszenz oberhalb von 1000 nm bei Raumtemperatur und in Lösung zeigt. Weiter wurden ausführliche Studien zu Multiphonon Relaxation (MR) bei Chrom(III)- und Vanadium(III)-Spin-Flip-Emittern durchgeführt. MR bezeichnet die strahlungslose Deaktivierung der angeregten, emittierenden Metallzustände durch Energietransfer auf Schwingungsobertöne von hochenergetischen Oszillatoren wie beispielsweise O-H-, N-H- oder C-H-Streckschwingungen der Liganden oder des Lösungsmittels. An selektiv deuterierten Liganden und der entsprechenden lumineszenten Chrom(III)- Komplexe konnten erstmals die Obertonsignaturen einzelner aromatischer C-H-Oszillatoren aus gemessenen Obertondaten ermittelt und so die Beiträge spezifischer aromatischer C-H-Oszillatoren des Liganden zur MR beurteilt werden. Zusätzlich wurde der Einfluss von Multiphonon Relaxation auf die Photophysik von neuen Chrom(III)- und Vanadium(III)-Emittern untersucht. Darüber hinaus wurden im Rahmen dieser Arbeit neue photoaktive heterometallische Chrom-Lanthanoid-Architekturen entwickelt, aufgebaut aus einfach zugänglichen Cr3+- und Ln3+-Komplexionen. Durch Überarbeitung früherer Cr3+/Yb3+-Systeme konnte ein neuer molekularer Festkörper realisiert werden, welcher NIR→NIR-Upconversion Lumineszenz in der Gegenwart von Sauerstoff und Wasser zeigt. Des Weiteren wurden die Lumineszenzeigenschaften weiterer Chrom-Lanthanoid-Salze charakterisiert und die zugrundeliegenden Energietransferprozesse zwischen den Metallzentren untersucht.