Syntheses, EPR spectral studies and crystal structures of manganese(II) complexes of neutral N,N donor bidentate Schiff bases and azide/thiocyanate as coligand

Four manganese(II) complexes Mn2(paa)2(N3)4 (1), [Mn(paa)2(NCS)2] 3/2H2O (2), Mn(papea)2(NCS)2 (3), [Mn(dpka)2(NCS)2] 1/2H2O(4) of three neutral N,N donor bidentate Schiff bases were synthesized and physico- chemically characterized by means of partial elemental analyses, electronic, infrared and EPR spectral studies. Compounds 3 and 4 were obtained as single crystals suitable for X-ray diffraction. Compound 4 recrystallized as Mn(dpka)2(NCS)2. Both the compounds crystallized in the monoclinic space groups P21 for 3 and C2/c for 4. Manganese(II) is found to be in a distorted octahedral geometry in both the monomeric complexes with thiocyanate anion as a terminal ligand coordinating through the nitrogen atom. EPR spectra in DMF solutions at 77 K show hyperfine sextets with low intensity forbidden lines lying between each of the two main hyperfine lines and the zero field splitting parameters (D and E) were calculated.

Design and Synthesis of Donor-Acceptor Low Band Gap Copolymers for Photoconductive and Non-linear Optical Applications

The main focus of the present study was to develop ideal low band gap D-A copolymers for photoconducting and non-linear optical applications. This chapter summarizes the overall research work done. Designed copolymers were synthesized via direct arylation or Suzuki coupling reactions. Copolymers were characterized by theoretical and experimental methods. The suitability of these copolymers in photoconducting and optical limiting devices has been investigated.The results suggest that the copolymers investigated in the present study have a good non-linear optical response and are comparable to or even better than the D-A copolymers reported in the literature and hence could be chosen as ideal candidates with potential applications for non-linear optics. The results also show that the structures of the polymers have great impact on NLO properties. Copolymers studied here exhibits good optical limiting property at 532 nm wavelength due to two-photon absorption (TPA) process. The results revealed that the two copolymers, (P(EDOT-BTSe) and P(PH-TZ)) exhibited strong two-photon absorption and superior optical power limiting properties, which are much better than that of others.

Theoretical Design and Synthesis of Donor-Acceptor Conjugated Polymers for Photovoltaic and NLO Applications

Polymers with conjugated π-electron backbone display unusual electronic properties such as low energy optical transition, low ionization potentials, and high electron affinities. The properties that make these materials attractive include a wide range of electrical conductivity, mechanical flexibility and thermal stability. Some of the potential applications of these conjugated polymers are in sensors, solar cells, field effect transistors, field emission and electrochromic displays, supercapacitors and energy storage. With recent advances in the stability of conjugated polymer materials, and improved control of properties, a growing number of applications are currently being explored. Some of the important applications of conducting polymers include: they are used in electrostatic materials, conducting adhesives, shielding against electromagnetic interference (EMI), artificial nerves, aircraft structures, diodes, and transistors.

Zeitaufgelöste Photoelektronenspektroskopie an Kaliumatomen in intensiven Femtosekundenlaserfeldern

Gegenstand dieser Dissertation sind Ultrakurzzeitexperimente im Bereich der kohärenten Kontrolle im schwachen wie auch im starken Feld. Untersucht wird am Modellsystem Kaliumatom die resonanzunterstützte Anregungs- und Ionisationsdynamik mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie. Die Kaliumatome werden mittels eines Atomstrahles bzw. mit Hilfe von Dispensern ins Vakuum entlassen. Angeregt und ionisiert werden sie mit Hilfe von Femtosekundenlaserpulsen (mit einer Pulslänge größer/gleich 30 fs). Die Flugzeiten der durch Ionisation freigesetzten Photoelektronen werden mit Hilfe einer magnetischen Flasche detektiert und in ihre kinetischen Energien umkalibriert. Drei Experimente werden in dieser Arbeit beschrieben: Im schwachen Feld sind Interferenzen von freien Elektronenwellenpaketen das Thema: Mit Hilfe eines Analogons zu Thomas Youngs Doppelspaltexperiment wird demonstriert, dass Kohärenzeigenschaften von Femtosekundenlaserpulsen auf Elektronenwellenpakete, welche sich im Kontinuum befinden, übertragbar sind. Als Referenzsystem für das Verständnis der Starkfeldkontrolle interessiert das Autler-Townes-Doublet im Photoelektronenspektrum des Kaliumatoms: Es wird gezeigt, dass sowohl durch das starke Laserfeld, als auch auf Grund der optische Phase zweier Laserpulse, die quantenmechanische Phase eines Atomzustandes gleichermaßen manipuliert werden kann. Das aufgezeigte Experiment liefert die Basis für ein in unseren Laboratorien entwickeltes völlig neuartiges Starkfeldkontrollszenario, welches „Selective Population Of Dressed States“ (SPODS) getauft wurde. Im dritten Experiment wird der Starkfeldbereich auf eine Laserintensität über 3*10^13 W/cm^2 ausgedehnt! Beginnend mit I = 1*10^11 W/cm^2 bis zur eben angegebenen größten Intensität wird mittels linear wie auch zirkular polarisiertem Laserlicht das Kaliumatom bei einer Vielzahl von Messungen ionisiert werden. Mit Hilfe der gemessenen Photoelektronenspektren wird in Abhängigkeit der Laserintensität die Aufspaltung des Autler-Townes-Doublets vermessen. Zudem werden unter Einbeziehung des schwachen und des starken Feldes Steigungsanalysen der Schwell- sowie der Above-Threshold-Ionisation-Photoelektronenausbeute aufgezeigt. Im Gegensatz zu Starkfeldexperimenten an nicht resonanten Systemen (z. B. Xenon), ist der Fall der resonanten Anregung bislang weitgehend ununtersucht. Für die resonante Anregung zeigt diese Arbeit somit erstmals einen Referenzdatensatz.

Organische Magnetooptoelektronik

Im Rahmen der Organischen Optoelektronik wird der Weg vom Molekül zum Bauteil als Wertschöpfungskette verstanden, deren Kernziele wissenschaftlicher Erkenntnisfortschritt und Produktanwendungen sind. Eine besonders vielversprechende Möglichkeit diese Entwicklung auch in Zukunft erfolgreich und innovativ fortführen zu können, eröffnet sich durch das Einbeziehen magnetosensitiver Prozesse. Spinzustände werden als zusätzliche Regelgröße verstanden, die es erlauben, optoelektronische Abläufe zu optimieren und neuartige Funktionen zu generieren. Dieses Konzept integriert die Vorteile sowie das Potential der Spintronik in die Organische Optoelektronik und hat sich zu einem zukunftsweisenden, neuartigen Forschungsfeld entwickelt. Es wird als Organische Magnetooptoelektronik bezeichnet und beschäftigt sich mit der Wirkung magnetischer Felder auf optisch und elektronisch anregbare Zustände in organischen Halbleitern. Mit den durchgeführten Forschungsaktivitäten ist es gelungen, Organische Feldeffekt-Transistoren (OFETs) als neuartige Plattform zur Untersuchung magnetooptoelektronischer Phänomene in niedermolekularen Halbleitern zu etablieren. Der gezielte Einsatz geeigneter Funktionsmaterialien ermöglicht die Herstellung magnetoresistiver 3-Kontakt-Bauteile, die das Wissenschaftsfeld des Organischen Magnetowiderstands entscheidend erweitern und dessen Anwendungsspektrum vergrößern. Dabei offenbaren OFETs auf Basis der Lochtransportmaterialien Pentacen und TIPS-Pentacen unter Belichtung magnetosensitives Verhalten, das erlaubt den Organischen Magnetowiderstand optisch ein- und auszuschalten. Auch ohne zusätzliche Belichtung können Magnetfeldeffekte erzielt werden, wenn spezielle Donor- und Akzeptor-Komponenten eingesetzt werden. Aus der ionisierenden Wechselwirkung zwischen Spiro-TTB (Elektronendonor) und HAT-CN (Elektronenakzeptor) resultiert eine so ausgeprägte Magnetosensitivität, dass bereits ultrakleine Magnetfelder den Ladungstransport signifikant beeinflussen. Zudem ist das magnetoresistive Verhalten empfindlich von den Spannungsbedingungen abhängig und das MR-Vorzeichen kann durch die Drainspannung umgepolt werden. Donor- und Akzeptor-Syteme mit nichtionisierender Wechselwirkung erweisen sich ebenfalls als geeignet für die Herstellung magnooptoelektronisch aktiver Bauteile. Sowohl in Spiro-DPPFPy als auch in Spiro-TAD/Spiro-PFPy OFETs zeigen sich im Dunkeln positiver und unter Belichtung negativer Magnetowiderstand. Diese gegensätzlichen MR-Komponenten lassen sich mit der Belichtungsintensität sowie der Magnetfeldstärke systematisch modulieren und es ist das magnetooptoelektronische Schalten des MR-Vorzeichens möglich. Unterschiedliche MR-Komponenten treten auch in ambipolaren Spiro-DPASP-tBu-Phenyl OFETs auf. Deren Drainstrom lässt sich in lochdominierte, elektronendominierte sowie ambipolare Bereiche gliedern, wobei bei unipolarem Ladungstransport positiver und bei ambipolarem negativer Magnetowiderstand vorherrscht. Mit der Betriebsspannung kann zwischen den jeweiligen Transportbereichen und damit dem MR-Vorzeichen geschaltet werden. All diese Facetten des Organischen Magnetowiderstands sind nicht nur Ausdruck des weitreichenden physikalischen Hintergrunds, sondern eröffnen eine vielversprechende Perspektive zur Realisierung multifunktionaler, magnetooptoelektronischer 3-Kontakt-Bauteile auf Basis organischer Halbleiter. Neben dem Nachweis neuartiger magnetoresistiver Phänomene in Organischen Feldeffekt-Transistoren beinhaltet dieses Forschungsprojekt das Ziel, zur Entschlüsselung der zugrundeliegenden Elementarprozesse beizutragen. Dabei ergibt sich folgendes Resümee für die Interpretation der erzielten Magnetfeldeffekte: Unter unipolaren Transportbedingungen wird der Magnetowiderstand durch spinsensitive Bipolaronenbildung versursacht. Im Rahmen dieser Arbeit tragen Bipolaronen signifikant zum Drainstrom bei, wenn im Leitungskanal Gegenladungen vorhanden sind oder dieser aus chemischen Einheiten mit hoher Elektronenaffinitätsdifferenz aufgebaut ist. Weitere MR-Komponenten werden erschlossen, wenn im Transportvolumen simultan positive und negative Ladungsträger vorhanden sind. Deren Interaktion resultiert in Elektron-Loch Paaren, die über ein magnetosensitives Reaktionsverhalten verfügen. Sie werden entweder über Belichtung der OFET-Struktur erzeugt oder bilden sich während des ambipolaren Ladungstransports.

Estimation of electronic coupling in π -stacked donor-bridge-acceptor systems: correction of the two-state model

Comparison of donor-acceptor electronic couplings calculated within two-state and three-state models suggests that the two-state treatment can provide unreliable estimates of Vda because of neglecting the multistate effects. We show that in most cases accurate values of the electronic coupling in a π stack, where donor and acceptor are separated by a bridging unit, can be obtained as Ṽ da = (E2 - E1) μ12 Rda + (2 E3 - E1 - E2) 2 μ13 μ23 Rda2, where E1, E2, and E3 are adiabatic energies of the ground, charge-transfer, and bridge states, respectively, μij is the transition dipole moments between the states i and j, and Rda is the distance between the planes of donor and acceptor. In this expression based on the generalized Mulliken-Hush approach, the first term corresponds to the coupling derived within a two-state model, whereas the second term is the superexchange correction accounting for the bridge effect. The formula is extended to bridges consisting of several subunits. The influence of the donor-acceptor energy mismatch on the excess charge distribution, adiabatic dipole and transition moments, and electronic couplings is examined. A diagnostic is developed to determine whether the two-state approach can be applied. Based on numerical results, we showed that the superexchange correction considerably improves estimates of the donor-acceptor coupling derived within a two-state approach. In most cases when the two-state scheme fails, the formula gives reliable results which are in good agreement (within 5%) with the data of the three-state generalized Mulliken-Hush model

Electronic and vibrational contributions to first hyperpolarizability of donor-acceptor-substituted azobenzene

In this study we report on the electronic and vibrational (hyper)polarizabilities of donor–acceptorsubstituted azobenzene. It is observed that both electronic and vibrational contributions to the electric dipole first hyperpolarizability of investigated photoactive molecule substantially depend on the conformation. The contributions to the nuclear relaxation first hyperpolarizability are found to be quite important in the case of two considered isomers (cis and trans). Although the double-harmonic term is found to be the largest in terms of magnitude, it is shown that the total value of the nuclear relaxation contribution to vibrational first hyperpolarizability is a result of subtle interplay of higher-order contributions. As a part of the study, we also assess the performance of long-range-corrected density functional theory in determining vibrational contributions to electric dipole (hyper)polarizabilities. In most cases, the applied long-range-corrected exchange correlation potentials amend the drawbacks of their conventional counterparts

New Ruthenium complexes containing N, P and S-donor type of ligands: coordination chemistry, characterization and application to asymetric and non-asymetric catalysis

Síntesi de nous complexos de Ruteni amb lligands no quirals que tenen per fórmula [Ru(phen)([9]aneS3)X] (on X = H2O, py i MeCN). Caracterització espectroscòpica electroquímica i estructural d'aquesta família de complexos. Estudi de les seves propietats catalítiques en front a l'oxidació de substrats orgànics com l'alcohol benzílic en reaccions d'electrocatàlisi. Avaluació cinètica dels mecanismes de substitució entre els complexos Ru-py i Ru-MeCN. Generació d'un interruptor molecular foto-induït. Síntesi de nous complexos quirals de Ru atropoisomèricament purs amb lligands oxazolínics que tenen per fórmula [Ru(trpy)(Ph-box-R)X] on (X = Cl, H2O, py, MeCN, 2-OH-py). Caracterització estructural exhaustiva en estat sòlid (Raig-X) en solució (RMN) i en fase gas (càlculs DFT). Avaluació de la seva activitat catalítica en reaccions asimmetriques d'epoxidació de substrats proquirals. Síntesi de nous lligands polipiridílics quirals amb simetria C3. Estudi de la seva química de coordinació i avaluació de la seva activitat catalítica en reaccions asimmetriques d'oxidació i reducció.

Structural and equilibrium studies on mixed ligand complexes of Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II) with N-(2-benzimidazolyl)methyliminodiacetic acid and typical N,N donor ligands

Mixed ligand complexes: [Co(L)(bipy)] (.) 3H(2)O (1), [Ni(L)(phen)] (.) H2O (2), [Cu(L)(phen)] (.) 3H(2)O (3) and [Zn(L)(bipy)] (.) 3H(2)O (4), where L2- = two -COOH deprotonated dianion of N-(2-benzimidazolyl)methyliminodiacetic acid (H(2)bzimida, hereafter, H,L), bipy = 2,2' bipyridine and phen = 1,10-phenanthroline have been isolated and characterized by elemental analysis, spectral and magnetic measurements and thermal studies. Single crystal X-ray diffraction studies show octahedral geometry for 1, 2 and 4 and square pyramidal geometry for 3. Equilibrium studies in aqueous solution (ionic strength I = 10(-1) mol dm(-3) (NaNO3), at 25 +/- 1 degrees C) using different molar proportions of M(II):H2L:B, where M = Co, Ni, Cu and Zn and B = phen, bipy and en (ethylene diamine), however, provides evidence of formation of mononuclear and binuclear binary and mixed ligand complexes: M(L), M(H-1L)(-), M(B)(2+), M(L)(B), M(H-1L)(B)(-), M-2(H-1L)(OH), (B)M(H-1L)M(B)(+), where H-1L3- represents two -COOH and the benzimidazole NI-H deprotonated quadridentate (O-, N, O-, N), or, quinquedentate (O-, N, O-, N, N-) function of the coordinated ligand H,L. Binuclear mixed ligand complex formation equilibria: M(L)(B) + M(B)(2+) = (B)M(H-1L)M(B)(+) + H+ is favoured with higher pi-acidity of the B ligands. For Co(II), Ni(II) and Cu(II), these equilibria are accompanied by blue shift of the electronic absorption maxima of M(II) ions, as a negatively charged bridging benzimidazolate moiety provides stronger ligand field than a neutral one. Solution stability of the mixed ligand complexes are in the expected order: Co(II) < Ni(II) < Cu(II) > Zn(II). The Delta logK(M) values are less negetive than their statistical values, indicating favoured formation of the mixed ligand complexes over the binary ones. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Equilibrium studies on mixed ligand complex formation of Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II) with N-(2-hydroxybenzyl)-L-histidine (H(2)hb-L-his) and typical N,N donor ligands: Crystal structure of [Ni(hb-L-his)(bipyridine)]center dot H2O complex

Equilibrium study on complex formation of Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II), hereafter M(II), with the quadridentate (O-, N, O-, N) donor ligand, N-(2-hydroxybenzyl)-L-histidine (H(2)hb-L-his, hereafter H2L), in the absence and in the presence of typical (N, N) donor bidentate ligands, 1,10 phenanthroline(phen), 2, 2'-bipyridine(bipy), ethylenediamine(en), hereafter B, in aqueous solution at 25 +/- 1 degrees C was done at a fixed ionic strength, I = 0.1 mol dm(-3) (NaNO3) by combined pH-metric, UV-Vis and EPR measurements provide evidence for the formation of mononuclear and dinuclear binary and mixed ligand complexes of the types: M(L), M(L)(2)(2-), M-2(L)(2+), M-2(H-1L)(+), M(L)(B), (B)M(H-1L)M(B)(+). The imidazole moiety of the ligand is found to act as a bridging bidentate ligand in the dinuclear M-2(L)(2+), M-2(H-1L)(+) and (B)M(H-1L)M(B)(+) complexes, using its N-3 atom and N1-H deprotonated moiety. Stability constants of the complexes provide evidence of discrimination of Cu(II) from the other M(II) ions by this ligand. Solid complexes: [Ni(L)(H2O)(2)] (1), [Cu(L)(H2O)] (2), and [Ni(L)(bipy)] (.) H2O (3) have been isolated and characterized by various physicochemical studies. Single crystal X-ray diffraction of the ternary complex, 3, shows an octahedral [(O-,N,N,O-)(N,N)] geometry with extensive pi-pi stacking of the aromatic rings and H-bonding with imidazole (N1-H), secondary amino N-atom, the lattice H2O molecule, and the carboxylate and phenolate O-atoms. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Synthesis, crystal structure and hydrolysis of a dinuclear copper(II) complex constructed by N2O donor Schiff base and 4,4 '-bipyridine: discrete supra-molecular ensembles vs. oligomers

The tridentate Schiff base ligand, 7-amino-4-methyl-5-aza-3-hepten-2-one (HAMAH), prepared by the mono-condensation of 1,2diaminoethane and acetylacetone, reacts with Cu(BF4)(2) center dot 6H(2)O to produce initially a dinuclear Cu(II) complex, [{Cu(AMAH)}(2) (mu-4,4'-bipyJ](BF4)(2) (1) which undergoes hydrolysis in the reaction mixture and finally produces a linear polymeric chain compound, [Cu(acac)(2)(mu-4,4'-bipy)](n) (2). The geometry around the copper atom in compound 1 is distorted square planar while that in compound 2 is essentially an elongated octahedron. On the other hand, the ligand HAMAH reacts with Cu(ClO4)(2) center dot 6H(2)O to yield a polymeric zigzag chain, [{Cu(acac)(CH3OH)(mu-4,4'-bipy)}(ClO4)](n) (3). The geometry of the copper atom in 3 is square pyramidal with the two bipyridine molecules in the cis equatorial positions. All three complexes have been characterized by elemental analysis, IR and UV-Vis spectroscopy and single crystal X-ray diffraction studies. A probable explanation for the different size and shape of the reported polynuclear complexes formed by copper(II) and 4,4'-bipyridine has been put forward by taking into account the denticity and crystal field strength of the blocking ligand as well as the Jahn-Teller effect in copper(II). (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A self-repairing, supramolecular polymer system: healability as a consequence of donor-acceptor pi-pi stacking interactions

A novel supramolecular polymer system, in which the terminal pyrenyl groups of a polyamide intercalate into the chain-folds of a polyimide via electronically-complementary pi-pi stacking, shows both enhanced mechanical properties relative to those of its individual components and facile healing characteristics as a result of the thermoreversibility of non-covalent interactions.

Facile synthesis of Cu(II) complexes of monocondensed N,N,N donor Schiff base ligands: crystal structure, spectroscopic and magnetic properties

Four new copper(II) complexes, [((CuLN3)-N-1)(2)](ClO4)(2) (1), [(CuL2 N-3)(2)](ClO4)(2) (2), [CuL3(N-3)ClO4)](n) (3) and [CuL4(mu-1,1-N-3)(mu-1,3-N-3)(ClO4)](n) (4) where L-1 = N-1-pyridin-2-yl-methylene-propane-1,3-diamine, L-2 = N-1-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)propane-1,3-diamine, L-3 =N-1-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)ethane-1,2-diamine and L-4=N-1-(1-pyridin-2-yl-ethylidene)propane-1,2-diamine are four tridentate N,N,N donor Schiff base ligands, have been derived and structurally characterized by X-ray crystallography. Compounds 1 and 2 consist of double basal-apical end-on (EO) azide bridged dinuclear Cu-II complexes with square-pyramidal geometry. In complex 3 the square planar mononuclear [CuL3 (N-3)] units are linked by weakly coordinated perchlorate ions in the axial positions of Cu-II to form a one-dimensional chain. Two such chains are connected by hydrogen bonds involving perchlorate ions and azide groups. Compound 4 consists of 1-D chains in which the Cu-II ions with a square-pyramidal geometry are alternately bridged by single EO and end-to-end (EE) azido ligands, both adopting a basal-apical disposition. Variable temperature (300-2 K) magnetic susceptibility measurements and magnetization measurements at 2 K have been performed. The results reveal that complexes 1 and 2 are antiferromagnetically coupled through azido bridges (J= -12.18 +/- 0.09 and -4.43 +/- 0.1 cm(-1) for 1 and 2, respectively). Complex 3 shows two different magnetic interactions through the two kinds of hydrogen bonds; one is antiferromagnetic (J(1) = - 9.69 +/- 0.03 cm(-1)) and the other is ferromagnetic (J(2) = 1.00 +/- 0.01 cm(-1)). From a magnetic point of view complex 4 is a ferromagnetic dinuclear complex (J= 1.91 +/- 0.01 cm(-1)) coupled through the EO bridge only. The coupling through the EE bridge is practically nil as the N(azido)-Cu-II (axial) distance (2.643 angstrom) is too long. (C) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.