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Zusammenfassung (Deutsch)

Derzeit ist die organische Elektronik in Industrie und Forschung Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Untersuchungen, unter anderem wegen der potentiell niedrigen Produktionskosten. Die hierfür notwendigen aktiven Materialien sind organische Moleküle mit πkonjugierten Segmenten. Durch den Einbau unterschiedlicher elektronenreicher und -armer Gruppen in das halbleitende Skelett solcher Moleküle, dem push-pull Prinzip folgend, lassen sich ihre elektrischen und optischen Eigenschaften gezielt beeinflussen. Neben intramolekularen Effekten sind vor allem intermolekulare Wechselwirkungen im Festkörper und deren Steuerbarkeit wichtig. All-Konjugierte Polymere und Blockcopolymere sind daher wegen ihrer ausgeprägten Tendenz zur Selbstorganisation in geordneten Strukturen auf der Nano- und Mikrometerskala interessante Substanzklassen für die organische Elektronik.

In dieser Arbeit wird die Synthese und Charakterisierung einer Reihe von all-konjugierten Polymeren vorgestellt und diskutiert. Dabei liegt der Fokus auf Di- und Multiblockcopolymeren, bei denen jeweils Poly(3-alkylthiophen) (P3AT) als einer dieser Blöcke dient. Zunächst wird die Synthese von bromterminierten Poly(3-alkylthiophen)en vorgestellt und die Reaktionsführung vor allem im Hinblick auf die hohe Steuerbarkeit der Regioregularität, der Polymergröße und der niedrigen Polydispersität erläutert sowie die erhaltenen Polymere charakterisiert.

Im Anschluss wird die Gewinnung von Diblockcopolymeren auf der Basis von Poly(3-hexylthiophen) (P3HT) und Poly{[9,9-bis-(2-octyldodecyl)fluoren-2,7-diyl]-alt-[4,7-di(thiophen-2-yl)-2,1,3-benzothiadiazol]-5′,5″-diyl} (PFTBTT) vorgestellt. Neben der Synthesestrategie und der Charakterisierung der Homopolymere und des P3HT-b-PFTBTTs, werden Ergebnisse der erfolgreichen Anwendung des Diblockcopolymers als Phasenvermittler in einer organischen All-Polymer Solarzelle mit bemerkenswerten Filmmorphologien vorgestellt.

Des Weiteren wird die Synthese von hyperverzweigten Polymeren auf der Basis von Polytruxen näher erläutert. Der Vorteil solcher hyperverzweigten Polymere liegt, neben der möglichen gezielten Erhöhung der Isotropie im Festkörper, in der hohen Zahl von Polymerendgruppen, welche weiter modifiziert werden können. Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst die Synthesen von mit Farbstoffen und mit einem Iridiumkomplex-endfunktionalisierten Polytruxenen diskutiert. Abschließend werden verschiedene Syntheserouten für Poly(3-alkylthiophen)-hhb-poly[3,8,13-(5,5,10,10,15,15-hexahexyltruxen)]en dargelegt und die erhaltenen Multiblockcopolymere charakterisiert.

Zusammenfassung (Englisch)

Organic electronic has become a field of intense research both in industry and academia, inter alia due its expected low fabrication costs. In these devices, organic molecules containing π-conjugated moieties are used as active materials. By incorporating electron rich and electron deficient segments into the structure of the semiconducting molecules, following the push-pull concept, the electrical and optical properties can be tuned. While intramolecular effects are important, intermolecular interactions in the solid state and the possibility of their modulation play a crucial role, also. This makes all-conjugated polymers and block copolymers potent materials for organic electronic applications, since they show a high tendency to self-assemble into well defined superlattices on the nano- and micrometer scale.

This work introduces the synthesis and characterization of a series of all-conjugated polymers and the results are discussed in detail. A focus is set on di- and multiblock copolymers incorporating poly(3-alkylthiophene) (P3AT) as one of the building blocks. At first the synthesis of bromine terminated P3AT is displayed and discussed in detail and the synthesized polymers are characterized with emphasis on the controllable regioregularity, polymer size and the low polydispersity.

This first part is followed up by the report on the synthesis of diblock copolymers made of poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and poly{[9,9-bis-(2-octyldodecyl)fluoren-2,7-diyl]-alt-[4,7-di(thiophen-2-yl)-2,1,3-benzothiadiazol]-5′,5″-diyl} (PFTBTT). Besides discussing the synthetic approach and the characterization of the derived material, an overview of the results of a successful testing of P3HT-b-PFTBTT as compatiblizer in an organic all-polymer solar cell with remarkable film morphologies is pointed out.

The following section presents the synthesis of hyperbranched polymers based on polytruxene. Such materials may be used to increase the degree of isotropy in the solid state if desired and do contain a high amount of polymeric endgroups, that can be further utilized. Within this section, the syntheses of polytruxenes endfunctionalized with dyes and an iridium-complex are presented and discussed. Concluding, differing synthetic approaches for the synthesis of poly(3-alkylthiophene)-hb-poly[3,8,13-(5,5,10,10,15,15-hexahexyltruxene)]s are explained and the derived multiblock copolymers are characterized.

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