Od kompleksu molekularnego do materiału funkcjonalnego – projektowanie kompleksów metali przejściowych o właściwościach elektrochromowych

Abstract

ozprawa dotyczy projektowania, syntezy i charakterystyki kompleksów metali z elektroaktywnymi ligandami organicznymi oraz ich wykorzystania jako materiałów elektrochromowych i elektrofluorochromowych. Badano wpływ struktury liganda, centrum metalicznego i architektury kompleksu na właściwości elektrochemiczne, optyczne i luminescencyjne. Praca obejmuje kompleksy Ag(I), Cu(II), Zn(II), Ni(II) i Fe(III) zawierające ugrupowania TPA lub TPE. W kompleksach salenowych Cu(II), Zn(II) i Ni(II) wykazano zależność emisji i procesów redoks od rodzaju metalu; Zn(salen-TPE) wykazywał AIE i właściwości elektrofluorochromowe, a dla Cu(II) i Ni(II) obserwowano pasma IVCT. Kompleks Fe(III) tworzył strukturę dwurdzeniową, a utlenianiu liganda towarzyszyła odwracalna zmiana barwy czerwonej na niebieską i pasmo IVCT w NIR. Helikat Ag(I) z ligandem TPA poddano elektropolimeryzacji, otrzymując poly-Ag o dwuetapowej odpowiedzi elektrochromowej, czasie przełączania ok. 2,7 s i stabilności przez co najmniej 300 cykli. Wyniki potwierdzają, że dobór liganda i centrum metalicznego umożliwia kontrolowanie właściwości funkcjonalnych materiałów koordynacyjnych.

This dissertation concerns the design, synthesis and characterization of metal complexes with electroactive organic ligands and their use as electrochromic and electrofluorochromic materials. The influence of ligand structure, metal center and complex architecture on electrochemical, optical and luminescent properties was investigated. The study covers Ag(I), Cu(II), Zn(II), Ni(II) and Fe(III) complexes containing TPA or TPE units. For Cu(II), Zn(II) and Ni(II) salen complexes, emission and redox behavior were shown to depend on the metal ion; Zn(salen-TPE) exhibited AIE and electrofluorochromic properties, while IVCT bands were observed for Cu(II) and Ni(II). The Fe(III) complex formed a dinuclear structure, and ligand oxidation was accompanied by a reversible red-to-blue color change and an IVCT band in the NIR region. An Ag(I) helicate with a TPA ligand was electropolymerized to give poly-Ag with a two-step electrochromic response, a switching time of about 2.7 s and stability for at least 300 cycles. The results confirm that appropriate ligand design and metal selection enable control over the functional properties of coordination materials.