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Abstract (English)

The most commonly used organic semiconducting polymers are linear polymers. The discovery that hyperbranched and dendritic structures show some advantages over their linear counterparts lead to intensive research into branched polymer architectures. Hyperbranched polymers belonging to the class of branched polymers are especially appealing since they can be generated by an one-step polymerization of monomers with more than two functionalities (e. g. AB₂, AB₃, A₂ + B₃).

The first part of the thesis focuses on the the synthesis of two novel AB₂-type monomers, based on a truxene core and their use in the synthesis of hyperbranched polytruxenes. The polymers were characterised and their degree of branching (DB) was estimated by NMR spectroscopy. In a research project in cooperation with Prof. T. Yokozawa from Kanagawa University in Yokohama, Japan, the influence of different, synthetic methods on the resulting DB was tested.

The second part describes the synthesis of elongated, hyperbranched copolymers made by statistical copolymerisation of AB₂-type truxene monomer and linear AB-type fluorene monomers. Different molar ratios of both monomers were used and the copolymers were characterized in relation to the monomer ratio.

The synthesis of endfunctionalised, hyperbranched polymers is discussed in the third part of the thesis. Different monofunctional dyes as endcappers were synthesised and added during the polycondensation of the AB₂-type truxene monomer. In spectroscopic experiments, excitation energy transfer from the polytruxene core to the terminal functions for the copolymers with a lower HOMO/ LUMO energy gap of the endcapping functions in relation to the polytruxene core. Here, after excitation into the polytruxene core, the emission mainly occurs from the endcapping functions thus illustrating the energy transfer process. For some copolymers, the energy transfer process was further analysed by TCSPC (time-correlated single photon counting) in cooperation with the work group of Prof. Johan Hofkens (K. U. Leuven, Belgium).

Last, the synthesis of hyperbranched multiblock copolymers is described. These polymers contain a hyperbranched polytruxene core and terminal polythiophene blocks. Two different synthetic routes were tested. For these multiblock copolymers, an efficient excitation energy transfer from the hyperbranched polytruxene core to the terminal polythiophene blocks was detected. The energy transfer process was further analysed in a research project with Prof. João Sérgio Seixas de Melo at Unversidade the Coimbra, Portugal.

Abstract (German)

Die häufigsten Polymerstrukturen, die im Bereich der organischen Halbleiter untersucht werden, sind lineare Polymere. Die Entdeckung vorteilhafter Eigenschaften von verzweigten im Vergleich zu linearen Strukturen führte in den letzten Jahren jedoch zu einem verstärkten Interesse an verzweigten Polymeren. Besonderes hyperverzweigte Polymere, die im Gegensatz zu anderen verzweigten Makromolekülen wie Dendrimeren einfach über eine direkte Polymerisation von Monomeren mit mehr als zwei funktionellen Gruppen (z. B. AB₂, AB₃, A₂ + B₃) zugänglich sind, erfreuen sich dabei großer Attraktivität.

Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Synthese von zwei AB₂-Truxenmonomeren beschrieben, die zur Synthese von hyperverzweigten Polymeren eingesetzt wurden. Neben den optischen Eigenschaften der Polymere wurde auch der für hyperverzweigte Polymere charakteristische Verzweigungsgrad (degree of branching (DB)) abgeschätzt. Während eines Forschungsprojektes mit Herrn Prof. Dr. Yokozawa von der Kanagawa University in Yokohama, Japan, wurden auch verschiedene, neuartige Ansätze zur Erhöhung des Verzweigungsgrades getestet.

Im zweiten Teil der Arbeit wird die Synthese von Truxen-Fluoren-Copolymeren beschrieben. Hierzu wurden das AB₂-Monomer mit einem linearen AB-Fluorenmonomer in verschiedenen Verhältnissen cokondensiert und die erhaltenen Polymere wurden in Abhängigkeit ihrer Zusammensetzung analysiert.

Der dritte Teil der Arbeit beschreibt die Synthese von endfunktionalisierten, hyperverzweigten Polytruxenen. Hierzu wurden monofunktionalisierte Chromophore als Endcapper synthetisiert und während der Polykondensation der AB₂-Monomere hinzugegeben. Bei der Analyse der Polymere konnte bei einigen Polymeren ein Energietransfer vom Polytruxenkern auf die terminalen Chromophore beobachtet werden, wenn die HOMO/ LUMO-Energiedifferenz der terminalen Chromophore kleiner als die des Polytruxenkerns ist. Dieser Energietransfer wurde bei einigen Copolymeren mittels TCSPCMessungen in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Johan Hofkens untersucht.

Im letzten Teil der Arbeit wird die Synthese von hyperverzweigten Multiblockcopolymeren beschrieben. Diese Polymere enthalten eine hyperverzweigte Polytruxen-Grundstruktur, an die terminale Polythiophenblöcke geknüpft sind. Es wurden zwei verschiedene Synthesewege getestet und die erhaltenen Multiblockcopolymere charakterisiert. Es konnte ein Energietransfer vom hyperverzweigten Polytruxenkern auf die Polythiophenblöcke beobachtet werden. In einem Forschungsprojekt mit Prof. João Sérgio Seixas de Melo von der Universidade de Coimbra, wurden weitergehende Analysen durchgeführt.

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