Ulrich Rösch

• Die vorliegende Arbeit stellt die Ergebnisse vor, die unter Einsatz von optischer Molekülspektroskopie und quantenchemischen Berechnungen von Merocyanin-Dimeraggregaten erzielt wurden. Mit Hilfe der UV/Vis-Spektroskopie konnten aus der Vielzahl der zur Verfügung stehenden Farbstoffe diejenigen mit ausgeprägter Aggregationsneigung identifiziert werden. Für neun positiv getestete Verbindungen wurden konzentrations- und temperaturabhängige UV/Vis-Spektren aufgenommen. Die Auswertung gelang dabei mit einem selbst entwickelten Algorithmus, der neben der Aggregationskonstante auch die reinen Spektren von Monomer und Dimer berechnet. Für eine Serie von acht neuen Merocyaninen wurde eine umfassende Charakterisierung der elektrooptischen Eigenschaften vorgestellt und die Ergebnisse im Hinblick auf deren Anwendung diskutiert. Für zwei weitere Farbstoffe konnte eine Beeinflussung der Dimerisierung durch ein äußeres elektrisches Feld frei von Diskrepanzen bestätigt werden. Implikationen der beobachteten Befunde auf das Design photonischer Materialien mit exzitonisch gekoppelten Dimeren wurden besprochen. Durch die stationären und dynamischen Fluoreszenzmessungen konnte das bislang nur für einen Farbstoff bekannte Phänomen der Emission von H-Typ Dimeren an drei weiteren Merocyaninen nachgewiesen werden. Es gelang eine präzise spektrale Trennung der Teilbeiträge von Monomer und Dimer in Absorption sowie Emission vorzunehmen und damit erstmals den von Kasha[1] 1965 vorhergesagten Relaxationskanal für H-Typ Aggregate in allen Details quantitativ zu belegen. Durch quantenchemische Berechnungen auf MP2-Niveau konnte die Geometrie von sechs Monomeren und Dimeren optimiert und mit Hilfe experimenteller Strukturinformationen verifiziert werden. Auf Basis dieser Geometrien wurden essentielle Eigenschaften vom elektronischen Grund- und Anregungszustand berechnet und damit Übereinstimmungen und Unterschiede zu den Experimenten aufgezeigt. Weiterhin wurde eine Möglichkeit zur Vorhersage der Aggregationsneigung für einen gegebenen Strukturtyp alleine auf Grundlage von quantenchemischen Ergebnissen vorgestellt. Im Hinblick auf die grundlegenden Triebkräfte der Aggregation ergab die Analyse, dass die Dimerisierung im Wesentlichen auf elektrostatischen Dipol-Dipol- und Dispersionswechselwirkungen beruht, daneben aber auch von der Topologie der Chromophore abhängige lokale Wechselwirkungen einen Beitrag leisten.