Synthese von Graphenausschnitten mit einer definierten Bandlücke
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Die vorliegende Arbeit widmet sich der Synthese und Charakterisierung von Graphenausschnitten, welche dank ihrer definierten Form und Randstruktur eine endliche Bandlücke aufweisen. Im ersten Kapitel wird die „Bottom-up“-Synthese eines lateral ausgedehnten Graphennanostreifens (GNR) vorgestellt. Die beiden Schlüsselschritte stellten dabei die Yamamoto-Polymerisation eines Polyphenylenvorläufers und dessen anschließende Cyclodehydrogenierung dar. Der Polymerisationsgrad wurde dank einer optimierten Monomerstruktur und verbesserten Reaktionsbedingungen im Vergleich zu vorangegangenen Arbeiten zu verwandten Strukturen gesteigert. Der resultierende GNR konnte mittels FTIR, Raman-, Teraherz-, und UV-Vis-Spektroskopie charakterisiert werden und zeigte eine Bandlücke von 1,3 eV. Zudem wurde ein neues Konzept zur Steigerung der Löslichkeit von GNRs entwickelt, welchem eine sekundäre Funktionalisierung der Peripherie mittels hochmolekularem PEO zugrunde liegt. Die Synthese des Coronoids C216 began mit Zyklisierung eines Terphenylens zum Cyclohexa-meta-phenylen, worauf Dendrimerisierung zum Polyphenylen und seine anschließende Planarisierung in einer oxidativen Cyclodehydrogenierung folgte. Der Vergleich seiner opto-elektronischen Eigenschaften mit dem Analogon C222 verdeutlichte den Einfluss von strukturellen Defekten auf PAK: Die Kavität mit der Größe eines Benzolrings bewirkt eine Blauverschiebung des Absorptionsmaximums, was durch theoretischen Studien bestätigt wurde. Desweiteren wurde der Einfluss von Substituenten, sowohl innerhalb als auch außerhalb des Cyclohexa-meta-phenylens, am Beispiel von Methylgruppen untersucht. Erwartungsgemäß wurde bei sterisch anspruchsvollen Systemen eine Tendenz zur Bildung linearer Oligomere anstelle der Zyklisierung beobachtet.