Abstract (deu)
In dieser Arbeit wurde der Doppeldecker Komplex Lutetium Bisphthalocyanin synthetisiert um elektronische Wechselwirkungen der beiden makrozyklischen Liganden auf ultraschnellen Zeitskalen im Hinblick auf Energietransfer und Ladungstrennung zu studieren.
Der Sandwichkomplex wurde basenkatalysiert mittels zyklischer Tetramerisierung unter Verwendung eines Metalltemplateffekts synthetisiert, anschließend chromatographisch abgetrennt und aufgereinigt.
Die Charakterisierung beinhaltet ein und zwei dimensionale NMR Techniken, elektronische und Schwinungsspektroskopie sowie eine massenspektrometrische Analyse. Dabei stellte sich heraus, dass der dimere Komplex kaum eindeutige Signale liefert, die Rückschlüsse auf dessen Struktur erlauben. Dennoch ist es möglich den elektronischen Zustand anhand redoxsensitiver Banden zu identifizieren.
Kohärente zwei-dimensionale elektronsiche Spektroskopie stellt ein wertvolles Mittel zur Untersuchung von molekulardynamischen Prozessen wie Wellenpaketen, elektronischem Energietransfer oder Ladungstrennung dar. In weiterem Verlauf wird ein multifunktioneller Aufbau beschrieben, der es ermöglicht diese Prozesse in Echtzeit zu verfolgen. Das Dimer sollte ursprünglich als biomimetrisches Modellsystem zur Untersuchung des Beitrags von elektronischen Kohärenzen zur Effizienz von Lichtsammelsystemen dienen. Es stellte sich heraus, dass jegliche Beiträge durch eine extrem schnelle Populationsdynamik ausgelöscht werden, diese aber ein neues Detail in der elektronischen Struktur des Bisphthalocyanins freigibt.
Mögliche Modelle die dessen Ursprung aufklären könnten, werden im theoretischen Teil unter Zuhilfenahme quantenchemischer Rechenmethoden diskutiert. Die Dimension des behandelten Systems erfordert eine Berechnung mittels Dichtefunktionaltheorie. Das Vorhandensein verschiedenartiger elektronischer Zustände kompliziert die Simulation und schränkt die Genauigkeit der Ergebnisse stark ein. BHLYP erwies sich als geeignetstes all-round Funktional, speziell für die Berechnung von charge-transfer Anregungsenergien. Die Einbeziehung des Gegenions, lieferte eine Aufspaltung der elektronischen Zustände, die die experimentellen Beobachtungen reproduziert und deutet auf eine Asymmetrie des Dimers hin, die wahrscheinlich zu einer partiellen Ladnungstrennung führt.