FORSCHUNG — 71 Die Kombination von schaltbaren Spinzuständen mit einer Änderung der Lumineszenz eröffnet eine elegante und sehr empfindliche Form des Auslesens der molekular gespeicherten Information. Eine ganz grundsätzliche Frage die dafür beantwortet werden muss ist, unter welchen Voraussetzungen offenschalige 3d Metallkomplexe Lumineszenz zeigen. Das Zusammenspiel zwischen den verschiedenen Spinzuständen und den Emissionseigenschaften in verschiedenen Umgebungen (Feststoff, Lösung, Kompositmaterial) ist Lumineszierende Komplexe als Sensoren und für die Photokatalyse nicht nur für Anwendungen als Sensor-Materialien von Interesse, sondern auch für die Photokatalyse. Responsive Emissionseigenschaften sind nicht zwingend auf offenschalige Metallzentren angewiesen. Ein Beispiel ist die Kombination von Diblockcopolymer-Mizellen mit Zinkkomplexen, die in Lösung und als Feststoff als pH-Sensoren fungieren (Abb. 2; [4]). [4] Kurz H., Hils C., Timm J., Hörner G., Greiner A., Marschall R., Schmalz H., Weber B. (2022): Selfassembled fluorescent block copolymer micelles with responsive emission. Angew. Chem. Int. Ed. 61 (15), e202117570, DOI:10.1002/anie.202117570. Abb. 2. Polystyrol-block-Poly(4-vinylpyridin) Diblockcopolymer- Mizellen fluoreszieren nach der Integration von Zink(II)-Komplexen. Die Fluoreszenz wird durch Koordination an die Vinylpyridineinheiten innerhalb der Mizellen aktiviert. Die Fluorophore verbinden hohe Quantenausbeuten mit großer thermischer Robustheit. Die Materialien eignen sich als optische Polaritätssensoren sowie als pH-Sonde. Bild aus Ref. [1]. Das Schwerpunktprogramm 2491 „ISS —Interaktives Schalten von Spinzuständen“ wurde im März 2024 von der DFG eingerichtet und im Sommer 2025 läuft die erste dreijährige Förderperiode mit reger Beteiligung aus Jena an. Das Forschungsprogramm konzentriert sich auf molekulare Systeme mit schaltbaren Spinzuständen und deren Wechselwirkung mit der Umgebung. Wechselwirkungen zwischen benachbarten Spinschaltern führen zu einem kooperativen Verhalten und Bistabilität, ein Verhalten das immer noch nicht vorhergesagt werden kann. Systeme mit Eigenschaften wie schaltbarer Lumineszenz oder Leitfähigkeit sind für zukünftige Anwendungen hochrelevant, aber ein zielgerichtetes Design ist nur im begrenzten Umfang realisierbar. Auch die Wechselwirkung von Spin-schaltbaren Molekülen mit einer Matrix oder einer Oberfläche ist noch nicht ausreichend erforscht. Einen neuen Zugang zu einem besseren grundlegenden Verständnis der Wechselwirkung von Spinzuständen mit der Umgebung bieten die jüngsten Entwicklungen bei ultraschnellen Beugungs- und elektronischen Spektroskopiemethoden. Sie erlauben die Verfolgung der strukturellen und elektronischen Veränderungen, die mit dem Schalten der Spinzustände einhergehen. In Verbindung mit den Fortschritten bei der theoretischen Beschreibung solcher Systeme soll im Rahmen des Schwerpunktprogramms ein grundlegendes Verständnis der molekularen Prozesse erreicht werden. Schwerpunktprogramm 2491 „ISS — Interaktives Schalten von Spinzuständen“ (Koordination: Prof. Dr. Birgit Weber)
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