Dokument: Lumineszente Farbstoffe in Metall-organischen Gerüstverbindungen – Untersuchungen zu Struktur, Photophysik und Wirt-Gast-Wechselwirkungen

Titel:	Lumineszente Farbstoffe in Metall-organischen Gerüstverbindungen – Untersuchungen zu Struktur, Photophysik und Wirt-Gast-Wechselwirkungen
Weiterer Titel:	Luminescent Dyes in Metal-Organic Frameworks – Studies on Structure, Photophysics, and Host-Guest Interactions
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=74829
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20261029-150041-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	M.Sc. Vollrath, Annette Nadeshda [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 53,12 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 28.10.2026 / geändert 28.10.2026
Beitragende:	Prof. Dr. Janiak, Christoph [Gutachter] Prof. Dr. Ganter, Christian [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Die vorliegende kumulative Dissertation befasst sich mit der Entwicklung und Untersuchung funktionaler Metall-organischer Gerüstverbindungen (MOFs) sowie deren Einsatz als strukturierte Wirtsmaterialien für lumineszente organische Farbstoffe. Ziel ist es, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zwischen Gerüststruktur, Wirt-Gast-Wechselwirkungen und den photophysikalischen Eigenschaften organischer Chromophore aufzuklären. Hierzu werden sowohl neuartige Koordinationsnetzwerke auf Basis phenazinhaltiger Linker entwickelt als auch lumineszente Farbstoffe und multiresonante TADF-Emitter gezielt in MOFs eingebracht. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese phenazinbasierter Dicarboxylat- und Tetracarboxylat-Linker und deren Einsatz zum Aufbau neuer Cobalt-Koordinationsnetzwerke. Die strukturelle Charakterisierung zeigt, dass Änderungen der Linkergeometrie und des Substitutionsmusters zur Ausbildung unterschiedlicher Sekundärbaueinheiten und Gerüsttopologien führen können. Dies verdeutlicht den entscheidenden Einfluss der molekularen Linkerstruktur auf den Aufbau koordinativer Netzwerke. Im zweiten Teil wird ein lumineszentes Flavinderivat in verschiedene aluminiumbasierte MOFs eingelagert und hinsichtlich seiner photophysikalischen Eigenschaften untersucht. Die erhaltenen Hybridmaterialien zeigen eine ausgeprägte Fluoreszenzlöschung gegenüber Nitroverbindungen, insbesondere Nitrobenzol, während Deutsch elektronenreiche nicht-nitrohaltige Aromaten eine Fluoreszenzverstärkung hervorrufen. Diese Effekte werden auf Wirt-Gast-Wechselwirkungen und photoinduzierte Elektronentransferprozesse zurückgeführt und demonstrieren das Potenzial der Flavin@MOF-Komposite als fluoreszenzbasierte Sensormaterialien. Der dritte Schwerpunkt liegt auf der in-situ-Einlagerung des multiresonanten TADF-Emitters DiKTa in MOF-5-Einkristalle. Die erfolgreiche Einlagerung wird durch Einkristall- und Pulverröntgendiffraktometrie, Gassorptionsmessungen, konfokale Fluoreszenzmikroskopie, Fluoreszenzanisotropie sowie temperaturabhängige photophysikalische Untersuchungen nachgewiesen. Dabei bleibt die strukturelle Integrität des MOF-5 erhalten und die DiKTa-Moleküle liegen räumlich voneinander getrennt innerhalb des Wirtsmaterials vor. Gleichzeitig bleiben die charakteristischen photophysikalischen Eigenschaften des MR-TADF-Emitters weitgehend erhalten, während aggregationsbedingte Veränderungen des Lumineszenzverhaltens unterdrückt werden. MOF-5 kann somit als strukturierte Festkörpermatrix dienen, in der DiKTa photophysikalische Eigenschaften ähnlich denen einer verdünnten Lösung aufweist. Insgesamt zeigen die Ergebnisse das Potenzial Metall-organischer Gerüstverbindungen als strukturierte Wirtsmaterialien für lumineszente Gastmoleküle. Die Arbeit erweitert das Verständnis des Zusammenspiels von Gerüststruktur, Photophysik und Wirt-Gast-Wechselwirkungen und liefert damit Grundlagen für die Entwicklung funktioneller MOF-basierter Materialien für Anwendungen in der chemischen Sensorik, Photonik und organischen Optoelektronik. This cumulative dissertation focuses on the development and investigation of functional metal-organic frameworks (MOFs) and their use as structured host materials for luminescent organic dyes. The goal is to elucidate structure-property relationships between the framework structure, host-guest interactions, and the photophysical properties of organic chromophores. To this end, novel coordination networks based on phenazine-containing linkers are being developed, and luminescent dyes and multiresonant TADF emitters are being specifically incorporated into MOFs. The first part of the thesis deals with the synthesis of phenazine-based dicarboxylate and tetracarboxylate linkers and their use in constructing new cobalt coordination networks. Structural characterization shows that changes in the linker geometry and substitution pattern can lead to the formation of different secondary structural units and framework topologies. This highlights the decisive influence of the molecular linker structure on the formation of coordination networks. In the second part, a luminescent flavin derivative is incorporated into various aluminum-based MOFs and investigated with regard to its photophysical properties. The resulting hybrid materials exhibit pronounced fluorescence quenching in the presence of nitro compounds, particularly nitrobenzene, while electron-rich, non-nitro-containing aromatics induce fluorescence enhancement. These effects are attributed to host-guest interactions and photoinduced electron transfer processes and demonstrate the potential of Flavin@MOF composites as fluorescence-based sensor materials. The third focus is on the in situ incorporation of the multiresonant TADF emitter DiKTa into MOF-5 single crystals. The successful incorporation is demonstrated by single-crystal and powder X-ray diffraction, gas sorption measurements, confocal fluorescence microscopy, fluorescence anisotropy, and temperature-dependent photophysical studies. In this process, the structural integrity of MOF-5 is preserved, and the DiKTa molecules remain spatially separated from one another within the host material. At the same time, the characteristic photophysical properties of the MR-TADF emitter are largely preserved, while aggregation-induced changes in luminescence behavior are suppressed. MOF-5 can thus serve as a structured solid-state matrix in which DiKTa exhibits photophysical properties similar to those in a dilute solution. Overall, the results demonstrate the potential of metal-organic frameworks as structured host materials for luminescent guest molecules. This work expands our understanding of the interplay between framework structure, photophysics, and host-guest interactions, thereby laying the groundwork for the development of functional MOF-based materials for applications in chemical sensing, photonics, and organic optoelectronics.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Anorganische Chemie und Strukturchemie
Dokument erstellt am:	29.10.2026
Dateien geändert am:	29.10.2026
Promotionsantrag am:	18.08.2026
Datum der Promotion:	09.10.2026