< Terug naar vorige pagina

Project

Supramoleculaire organisatie van geconjugeerde polythiofenen bestudeerd met harmonische licht verstrooiing

Kristallisatie is een veel voorkomend proces in de natuur en heeft belangrijke toepassingen in verschillende wetenschappelijke domeinen. De kristalstructuur heeft een grote invloed op de fysische en chemische materiaaleigenschappen. Het is gemakkelijk en goed gekend hoe men de structuur van een kristal moet bepalen. Om controle te krijgen over de kristalstructuur en de kristaleigenschappen (crystal engineering) moet men controle hebben over kristallisatie zelf. De sleutel om dit te doen, is door het onderliggende groeimechanisme volledig te begrijpen. 

Harmonische light verstrooiing is een recent ontwikkelde niet-lineair optische techniek die tweede- en derde-orde light verstrooiing combineert. Harmonische licht verstrooiing is gevoelig voor veranderingen in symmetrie, concentratie en deeltjesgrootte zowel op moleculair vlak als voor grotere moleculaire organisaties in situ. Kortom, harmonische light verstrooiing is een ideale techniek om kristallisatieprocessen te bestuderen.

In deze thesis wordt de supramoleculaire organisatie van geconjugeerde polythiofenen onderzocht. Polythiofeen is reeds uitvoerig bestudeerd voor de interessante opto-elektronische eigenschappen. Eerst werd de supramoleculaire organisatie van een lineair regioregulair poly(3-alkylthiofeen) bestudeerd. De supramoleculaire organisatie werd geïnduceerd door de solventkwaliteit te verlagen door toevoeging van een niet-solvent. De organisatie kon onderverdeeld worden in drie conformationele toestanden van opgeloste geïsoleerde enkelvoudige ketens naar pre-georganiseerde polymeer-solvent clusters tot een volledig geplanarizeerde en elektronisch gekoppelde georganiseerde structuur. De intermediaire toestand, een pre-georganiseerde polymeer-solvent cluster, vertoonde sterke gelijkenissen met de uiteindelijke helicale en octopolair georganiseerde structuur. Bovendien waren er indicaties dat de organisatie volledig anders verloopt in het geval waarbij de solventkwaliteit verlaagd wordt door de temperatuur van de polymeeroplossing te verlagen. 

In een tweede studie werd de invloed van deze twee types geïnduceerde supramoleculaire organisatie door verlaging van de solventkwaliteit (in een solvent/niet-solvent systeem en voor een temperatuur regime) vergeleken. Het polythiofeen in deze studie was een stervormig poly(3-alkylthiofeen). Het mechanisme in het solvent/niet-solvent systeem kon onderverdeeld worden in vier regio’s met twee intermediaire geclusterde toestanden. Eerst waren de polymeerketens opgelost en geïsoleerd. Vervolgens, organiseerden de ketens zich in clusters waarbij de sterarmen zich vrij bewogen, gevolgd door gedeeltelijke planarizatie van de sterarmen. De uiteindelijke octopolaire organisatie was volledig geplanarizeerd waardoor een goede electronische koppeling tussen de ketens mogelijk werd. De gelijkenissen met de supramoleculaire organisatie van het lineaire poly(3-alkylthiofeen) waren treffend. Bijgevolg zou het mechanisme uitgebreid kunnen worden voor alle geconjugeerde systemen. Bij het temperatuur regime werden geen indicaties voor de aanwezigheid van intermediaire clusters gevonden. Het mechanisme kon slechts worden opgedeeld in twee regio’s; geïsoleerde enkelvoudige ketens en georganiseerde polymeren met een opmerkelijk verschillende structuur (dipolaire symmetrie en veel langere vorm).

Doordat beide mechanismen voor de geïnduceerde supramoleculaire organisatie door het verlagen van de solventkwaliteit zo verschillend waren, groeide de belangstelling voor de invloed van de solventkeuze in het solvent/niet-solvent systeem. Het solvent had een belangrijke invloed op de supramoleculaire organisatie.

Datum:1 jan 2017  →  20 nov 2020
Trefwoorden:Supramolecular organization, Polythiopenes, Harmonic light scattering
Disciplines:Anorganische chemie, Organische chemie, Theoretische en computationele chemie, Andere chemie, Fysische chemie, Duurzame chemie
Project type:PhD project