SFB 1772/1: Molekulare Photoisomerisierung in 2D-Materialien (TP C06)

Teilprojekt C06: „Molekulare Photoisomerisierung in 2D-Materialien“

Ziel des Projekts ist es, Photoisomerisierungsreaktionen auf engem Raum an und zwischen Schichten von 2D-Materialien zu untersuchen und die lichtinduzierten Veränderungen in den molekularen Zwischenschichten zur Fernsteuerung von mol2Dmat-Heterostrukturen zu nutzen. Licht ist ideal geeignet, um chemische Umwandlungen in molekularen Schichten selektiv zu einem bestimmten Zeitpunkt und an der gewünschten Stelle innerhalb der Begrenzung von 2D-Materialien zu initiieren. In dieser Hinsicht stellen molekulare Photoschalter ein hervorragendes Werkzeug dar, um den Einfluss der räumlichen Begrenzung auf den zugrunde liegenden lichtinduzierten unimolekularen Photoisomerisierungsprozess zu untersuchen. Die Schlüsselfragen des Projekts beziehen sich darauf, wie Reaktivität und Selektivität, insbesondere in Bezug auf Reversibilität und Stabilität (Ermüdungsbeständigkeit), durch den Einschluss von Fotoschaltern und ihren Anordnungen in geschichteten Materialien kontrolliert werden können (WP1). Erfolgreich integrierte Fotoschalter werden genutzt, um die Eigenschaften von mol2Dmat-Heterostrukturen mit drei Ansätzen optisch zu modulieren (WP2-4). Insbesondere werden Diarylethene mit großen Variationen ihrer Grenzmolekülorbitalniveaus verwendet, um den exzitonischen Isolatorphasenübergang in TiSe2 zu modulieren (WP2). Diarylethene mit großen Variationen ihrer Übergangsdipolmomente in der Ebene werden entwickelt und verwendet, um kollektive exzitonische Zustände auf und zwischen Graphen und hexagonalem Bornitrid herzustellen, zu verändern und zu untersuchen (WP3). Dihydropyrene und Spiropyrane mit großen Änderungen ihres molekularen Dipolmoments außerhalb der Ebene werden an und zwischen Übergangsmetall-Dichalcogeniden untersucht, um ihr Photoschaltverhalten durch Anlegen starker externer elektrischer Felder zu steuern (WP4). Die interkalierten photoschaltbaren molekularen Schichten sollen die optische Modulation der optoelektronischen und exzitonischen Eigenschaften der mol2Dmat-Heterostrukturen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung ermöglichen.