A C66 Polycyclic Aromatic Hydrocarbon with Six Azulene Units and NIR-II Absorption: Toward Azulene-Based Carbon Allotropes
Rozwój małocząsteczkowych barwników wykazujących silną i dostrajalną absorpcję w zakresie drugiego okna bliskiej podczerwieni (NIR-II, 1000–1700 nm) pozostaje jednym z głównych wyzwań dla zastosowań optoelektronicznych i biomedycznych, napędzając nowe ścieżki poszukiwania niekonwencjonalnych układów π-sprzężonych. W tym kontekście, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) są obiecującymi kandydatami, przy czym architektury molekularne zawierające ugrupowania azulenu umożliwiają uzyskanie małych przerw energetycznych. Jednakże, brak wydajnych strategii syntezy w znacznym stopniu ograniczał dotychczas wykorzystanie tego typu układów, utrudniając systematyczne badania zależności struktura–właściwości oraz ograniczając ich zastosowanie jako funkcjonalnych materiałów aktywnych w zakresie NIR. W niniejszej pracy przedstawiono syntezę związku 2-diMes, będącego PAH o wzorze C66, który stanowi pierwszy PAH zawierający sześć podjednostek azulenu w obrębie pełni sprzężonego układu. Ten węglowodór, będący zamkniętopowłokowym analogiem heksabenzoperylenu (HBP), wykazuje wyjątkowo małą przerwę HOMO–LUMO. Atrakcyjna topologia związku 2-diMes prowadzi do intensywnej absorpcji w bliskiej podczerwieni z początkiem pasma sięgającym 1450 nm (0,85 eV) oraz niewielką przerwą elektrochemiczną wynoszącą 1,13 V. Co istotne, 2-diMes jest również wysoce fotostabilnym barwnikiem fotoakustycznym, działającym w zakresie NIR-II, łącząc silną odpowiedź fotoakustyczną z doskonałą rozpuszczalnością w powszechnie stosowanych rozpuszczalnikach organicznych. Badania spektroelektrochemiczne oraz miareczkowania wykazały dalsze przesunięcie absorpcji ku dłuższym falom po utlenieniu, przy czym rodnikowy kation [2-diMes]•+ absorbował powyżej 3200 nm (0,39 eV), natomiast dikation [2-diMes]2+ wykazywał absorpcję do 2600 nm (0,48 eV). Uzyskane wyniki wskazują, że bogate w ugrupowania azulenu PAHs stanowią perspektywiczną i wciąż słabo zbadaną platformę do racjonalnego projektowania barwników nowej generacji działających w zakresie NIR-II oraz funkcjonalnych materiałów organicznych.
Artykuł:
Journal of the American Chemical Society
Autorzy z PW:
Artur Kasprzak
Dyscyplina:
Rok wydania: