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12 1243,125 0,3 Formel 6: Bestimmung der optischen Bandlücke 1.2.6 Konzepte zur Verkleinerung der Bandlücke Zur Verkleinerung der Bandlücke können verschiedene Ansätze verfolgt werden. Bekannt ist, dass durch die Einführung von elektronenschiebenden bzw. -ziehenden Substituenten das HOMO-Energieniveau von konjugierten Polymeren erhöht bzw. das LUMO-Energieniveau abgesenkt wird und so auch die Bandlücke beeinflusst werden kann. [30] Durch den Austausch einer Alkylkette durch eine Alkoxygruppe kann beispielsweise die Bandlücke verkleinert werden. [31] Ein weiterer Faktor, der die Bandlücke beeinflusst, ist die sog. effektive Konjugationslänge. Die effektive Konjugationslänge ist dabei abhängig von dem Torsionswinkel zwischen den Wiederholungseinheiten entlang der Polymerhauptkette und damit von der Anwesenheit sterisch anspruchsvoller Substituenten oder Seitenketten. [32] Bei planaren Strukturen ist die Überlappung der p-Orbitale am besten. Dementsprechend kann beobachtet werden, dass planare Systeme innerhalb einer Polymerklasse gegenüber verdrehten Molekülen oft eine kleinere Bandlücke aufweisen. [30] Chinoide mesomere Grenzstrukturen führen in den meisten Fällen ebenfalls zu einer Verkleinerung der Bandlücke. [30] Die chinoide Form ist gegenüber der aromatischen energetisch weniger stabil, da die Stabilisierung durch die Aromatisierung nicht mehr gegeben ist. Durch die fehlende Stabilisierung ist die Bandlücke geringer als bei der aromatischen Struktur. Die aromatischen und chinoiden Anteile an einer Struktur lassen sich beispielsweise an den Bindungslängen ablesen. [12,30,33] In Abb. 10 ist ein Ausschnitt der aromatischen und der chinoiden Struktur von Poly[2,6-(4,4- bis(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b‘]-dithiophen)-alt-4,7-[2,1,3]benzothiadiazol], PCPDTBT, gezeigt. Dabei liegen bei der chinoiden Struktur beide Monomere durch die verknüpfenden Doppelbindungen in einer Ebene, während bei der aromatischen Struktur die Monomereinheiten gegeneinander verdreht werden können.
1. Allgemeine Einleitung 13 Abb. 10: Aromatische und chinoide Struktur von PCPDTBT (Ausschnitt) Bei PCPDTBT, das erfolgreich in Solarzellen eingesetzt wurde (s. Kapitel 2), wird ein weiteres Konzept zur Verkleinerung der Bandlücke umgesetzt. Durch die alternierende Anordnung von Donor- und Akzeptorbausteinen in der Polymerhauptkette (Donor-Akzeptor- Copolymere) entstehen über die gesamte Polymerkette sog. „push-pull“-Systeme, welche die Delokalisation der π-Elektronen und die Bildung von chinoiden Strukturen begünstigen. Die Molekülorbitale der Donor- und Akzeptoreinheiten treten dabei in Wechselwirkung. Höher liegende HOMO-Energieniveaus und tiefer liegende LUMO-Energieniveaus führen zu einer Verkleinerung der Bandlücke des Donor-Akzeptor-Copolymers (s. Abb. 11). Durch dieses Konzept können Polymere mit Bandlücken von bis zu 0,5 eV hergestellt werden. [12] Abb. 11: Verkleinerung der Bandlücke bei Donor-Akzeptor-Copolymeren
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62 Die NMR-Spektren von 40 wurden i
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124 Die in der Arbeit verwendeten N
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126 Lsm. Lösungsmittel LUMO lowest
Seite 142 und 143:
128 7.3 Literaturverzeichnis [1] J.
Seite 144 und 145:
130 [43] R. Brückner, Reaktionsmec
Seite 146 und 147:
132 [82] K. F. Jeltsch, M. Schädel
Seite 148:
134 [125] E. Hennebicq, C. Deleener
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