J‐Aggregate: von ihrer zufälligen Entdeckung bis zum gezielten supramolekularen Aufbau funktioneller Farbstoffmaterialien

Abstract

J‐Aggregate sind von Interesse für organische Materialen, die mithilfe supramolekularer Ansätze konzipiert werden. Ihre Entdeckung in den 1930er Jahren war ein Meilenstein der Farbstoffchemie und ein Startpunkt für die supramolekulare Chemie. Die interessanten optischen Eigenschaften von J‐Aggregaten (besonders ihre sehr schmalen, im Vergleich zu denen des Monomers rotverschobenen Absorptionsbanden und ihre Fähigkeit zur Delokalisierung und zum Transport von Excitonen) sowie das daraus resultierende Anwendungspotenzial motivierten Wissenschaftler, sich mit J‐Aggregaten zu befassen, weshalb bereits zahlreiche Beiträge zu diesem Gebiet veröffentlicht wurden. Dieser Aufsatz gibt einen Überblick über nach supramolekularen Konstruktionsprinzipien hergestellte J‐Aggregate verschiedener Farbstoffklassen (darunter Cyanine, Porphyrine, Phthalocyanine und Perylenbisimide) und diskutiert ihre optischen und photophysikalischen Eigenschaften sowie ihre Anwendungsperspektiven. Damit sollte dieser Übersichtsartikel für die supramolekulare und Photochemie wie auch die Materialwissenschaften von Interesse sein.

Photoactive Surface‐Grafted Polymer Brushes with Phthalocyanine Bridging Groups as an Advanced Architecture for Light‐Harvesting

“…Light scattering seems to additionally influence the spectrum due to smallc ontent of the chromophores limited by the layer thickness. [26] Importantly,t he fluorescent lifetimeo ft he embedded phthalocyanine chromophores wasf ound to shorten only slightly with respectt ot he solution (from 5.3 ns to 2.5 ns, see FiguresS11 and S18 in the Supporting Information), similar to the reports on J-aggregates of Zn-phthalocyanines. [24] Fluorescenceo f4 incorporated into poly(TPM)_100 brushes was determined using both steady-state (Figure 3b ottom panel) and time-resolvedm easurements ( Figure S18 in the Supporting Information).…”

Self‐Organization of Hydrogen‐Bonding Naphthalene Chromophores into J‐type Nanorings and H‐type Nanorods: Impact of Regioisomerism

“…Upon cooling, the formation of different types of aggregates was revealed for these regioisomers by distinct spectral changes. [10] In striking contrast, regioisomer 2 showed a hypsochromic shift (l max = 442!405 nm) together with a significant hypochromic effect upon cooling (blue line in Figure 2 b). The spectrum recorded at 20 8C showed an increase of the integrated molar absorptivity in the range of 300-550 nm (e i(300-550) ) from 380 L mol À1 cm À1 at 70 8C to 442 L mol À1 cm À1 .…”

Light‐Induced Self‐Assembly and Decay of J Aggregates of Thiamonomethinecyanine Dyes

“…

Formation of J aggregates, that is, one-dimensional supramolecular self-organizations in which the transition moments of individual molecules are aligned parallel to the line joining their centers through a "head-to-tail" arrangement, normally proceed via electrostatic interactions between oppositely charged molecular groups; this is facilitated by an electrolyte medium. [4,5] The question of how one-dimensional (1D) chains of J aggregates grow and remain stable has long interested scientists, who have proposed different models for their formation. The reverse process is also demonstrated by application of light of the correct wavelength to induce excitation of the J aggregates.

…”