Synthese und Charakterisierung neuartiger molekularer Schalter auf Basis von Bisthiophenethenen

Die Bisthiophenethene (kurz BTEs) gehören der Klasse der photochromen Moleküle an, welche durch äußere Stimuli (hier Bestrahlung) reversibel zwischen zwei Zuständen wechseln können. Diese beiden Zustände unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften sowie den geometrischen und elektronischen Strukturen.
Das Ziel dieser Arbeit war der Aufbau eines push-pull-Systems unter Verwendung der bisher kaum untersuchten Methoxymethyl-Gruppe (MOM). Die synthetisierten BTEs sollten ein hohes Ansprechverhalten in Bezug auf Bestrahlung mit UV- und visuellem Licht sowie eine hohe Anzahl an Schaltzyklen aufweisen. Für letztere Untersuchung wurden die BTEs mittels Rotationsbeschichtung in eine PMMA-Matrix eingebettet und mit zwei verschiedenen Lasern in die geschlossene oder offene Form überführt. Es erfolgte die Synthese von fünf neuartigen BTE-Typen, dessen MOM-Gruppe unter Optimierung der Reaktion deutlich zeitsparender eingeführt werden konnte.
Zudem konnte ein linearer Zusammenhang zwischen den Substituenten und den zugehörigen UV/Vis-Spektren ermittelt werden. Für diesen Zusammenhang wurde die spektroskopische HAMMETT-Funktion eingesetzt, weshalb durch Verwendung von HAMMETT- und HAMMETT-BROWN-Konstanten die spektroskopischen Eigenschaften der BTEs prognostiziert werden können.
Das Stabilitätsverhalten der BTEs in Lösung oder in kristalliner Phase war nicht auf die PMMA-Matrix übertragbar, weshalb nach Einführung von stabilitätsfördernden Substituenten oder Einheiten ein gegensätzliches Verhalten deutlich wurde. Die 1,3-Dioxanyl-Ringe zeigten zwar einen stabilisierenden Einfluss auf die nichtsymmetrischen Systeme, dennoch erwiesen sich die symmetrischen BTEs deutlich stabiler, wenn sie eine Erweiterung des aromatischen Systems aufzeigten. Damit einhergehend wirken sich die erweiterten π-Systeme positiv auf die spektroskopischen Eigenschaften aus und bewirken einen bathochromen Shift.
Es wurden Beschichtungen gänzlich ohne PMMA-Anteil hergestellt und untersucht. Weiterführend wurde PMMA in der Matrix durch andere Polymere, wie z.B. Polystyrol, Polycarbonat und Polyvinylpyrrolidon ersetzt, um den Einfluss auf die Schichtdicke sowie die Stabilität zu untersuchen. Hierbei erwiesen sich BTEs in der PVP-Matrix als deutlich stabiler als in der PMMA-Umgebung.