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Die vorgeschlagene Methodik beruht auf dem kontrollierten Wachstum von Polymerketten aus PDI unter kontrollierten / lebenden radikalen Polymerisationsbedingungen. Als die drei wichtigsten Methoden werden derzeit die Nitroxid-vermittelte Polymerisation, die reversible Additionsfragmentierungs-Kettenübertragungspolymerisation und die Atomübertragungs-Radikalpolymerisation eingesetzt, um maßgeschneiderte Polymere und komplexe makromolekulare Architekturen unter milden Bedingungen zu synthetisieren. Um die PDI-konjugierten Polymere zu synthetisieren, wird das PDI-Gerüst mit verschiedenen Initiationsgruppen funktionalisiert, mit denen die Polymerisation von im Handel erhältlichen Monomeren ausgelöst wird.
Der Forschungsplan umfasst: (i) Synthese von funktionalisierten PDIs mit Initiierungsgruppen zur Durchführung von kontrollierten / lebenden radikalen Polymerisationen und den entsprechenden Polymeren; (ii) Charakterisierung der PDI-Polymer-Konjugate; iii) Voruntersuchung auf mögliche Anträge.
Um eine kleine Bibliothek von PDI-konjugierten Polymeren mit unterschiedlichen topologischen Strukturen und Kettenlängen zu generieren, werden funktionalisierte PDIs mit unterschiedlicher Anzahl von Initiierungsgruppen synthetisiert. Dementsprechend wird eine Reihe von PDI-konjugierten Polymeren mit unterschiedlicher Anzahl von Armen erhalten. Anschließend werden die Mikrostrukturen und photophysikalischen Eigenschaften von PDI-konjugierten Polymeren sowie die funktionalisierten PDIs untersucht. Um tiefere Einblicke in die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu erhalten und unsere Hypothese weiter zu bestätigen, werden theoretische Berechnungen durchgeführt, um die spektroskopischen Eigenschaften verwandter PDIs und Polymere zu simulieren. Als Proof-of-Concept werden vorläufige Anwendungen für In-vitro-Bioimaging und Phototherapie der erhaltenen Polymere evaluiert, die von der tiefroten bis NIR-Emission der PDI-Polymere in aggregiertem Zustand profitieren.
In diesem Projekt sind keine speziellen chemischen Reagenzien während der Syntheseverfahren beteiligt, was bedeutet, dass alle Reaktanzen zu geringen Kosten im Handel erhältlich sind. In der Zwischenzeit beginnt die Konjugation an der Imidposition des PDI-Gerüsts. Daher ist keine Derivatisierung an der Buchtposition erforderlich, wodurch die Schritte der Chlorierung oder Bromierung vermieden werden, die eine mühsame Reinigung und toxische Halogenierungsreagenzien erfordern und somit umweltfreundlicher sind. Basierend auf einer beispiellosen praktischen Methode können mit dieser Strategie die Kosten für stark rot-emittierende PDIs erheblich gesenkt und der Einsatz toxischer Chemikalien gesenkt werden. Darüber hinaus bieten sie ein breites Anwendungspotential nicht nur für feste lichtemittierende Materialien für optoelektronische Bauelemente, sondern auch für andere Produkte in fluoreszierenden Nanoanordnungen für Bioimaging und Phototherapie.