FWF - Molekulare Thermometer - TADF-basierte molekulare Thermometer

In der analytischen Chemie stellen Lumineszenzsensoren ein unschätzbares und flexibles Instrument dar, um eine Vielzahl von Analyten unter Bedingungen zu messen, die für andere Nachweismethoden ungeeignet sind. Zweifellos ist die Temperatur einer der wichtigsten zu überwachenden Parameter. Die Kenntnis der Temperatur ist nicht nur für sich allein von höchstem Interesse, sondern auch für die Kompensation chemischer Sensoren für Temperaturquerempfindlichkeit von entscheidender Bedeutung. Mit den zunehmenden Fortschritten bei Lumineszenzsensoren und ihrer wachsenden Beliebtheit in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technologie gewinnt die optische Temperaturmessung zunehmend an Bedeutung. Häufig ist die Anwendung herkömmlicher Analysewerkzeuge wie Widerstandsthermometer entweder fast unmöglich (z. B. bei (intra) zellulären Messungen) oder aufgrund ihrer Invasivität unerwünscht. Leider besitzen die meisten Lumineszenztemperatursensoren nach dem Stand der Technik aufgrund der begrenzten Temperaturempfindlichkeit nicht die gewünschte Auflösung und weisen häufig andere Nachteile auf, wie beispielsweise geringe Helligkeit und Inkompatibilität mit kompakten und kostengünstigen Instrumenten. Verwandte Forschungen für die OLED-Technologie haben (erneut) die thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz (TADF) als eine Art von Lumineszenz mit interessanten Eigenschaften entdeckt, die die Merkmale von Fluoreszenz und Phosphoreszenz kombinieren. Die photophysikalischen Eigenschaften dieser Farbstoffe wurden jedoch noch nicht für die optische Abtastung angepasst. Die meisten TADF-OLED-Strahler sind entweder im UV- oder im blauen Teil des elektromagnetischen Spektrums anregbar und / oder besitzen niedrige molare Absorptionskoeffizienten, wodurch sie für Sensoranwendungen weniger geeignet sind. Die Flexibilität im molekularen Design von TADF-Emittern ermöglicht jedoch die Abstimmung der photophysikalischen Eigenschaften über einen weiten Bereich. Der Syntheseaufwand ist vergleichsweise gering und im Gegensatz zu den meisten phosphoreszierenden Farbstoffen sind Edelmetalle nicht erforderlich. Unsere jüngste Entdeckung des stark temperaturabhängigen Charakters der Lumineszenzlebensdauer von TADF-Emittern lässt vermuten, dass die derzeitigen Beschränkungen dieser Farbstoffe durch geeignete Strukturmodifikationen überwunden werden können, was sie für die Anwendung als molekulare Thermometer sehr vielversprechend macht. Hauptziel des Projekts ist es daher, neue TADF-Farbstoffe zu entwerfen und zu synthetisieren und auf deren Basis Hochleistungstemperatursensormaterialien zu entwickeln. Wir planen auch, die einzigartige Klasse von Emittern mit dualer Phosphoreszenz und TADF für die gleichzeitige Sauerstoff- und Temperaturmessung anzupassen. Zu diesem Zweck wird die Gruppe von Sergey Borisov vom Institut für Analytische Chemie und Lebensmittelchemie in Graz neue TADF-Strahler mit photophysikalischen Eigenschaften entwerfen und synthetisieren, die für die optische Erfassung von Temperatur und dualer Sauerstoff- und Temperaturerfassung optimiert sind. Die Farbstoffe werden dann verwendet, um neue optische Sensormaterialien herzustellen, die in verschiedenen Formaten (planare Optoden und Spots, faseroptische Sensoren, Nanopartikel) speziell für bioanalytische Anwendungen hergestellt werden.