Séance de cours

Délocalisation des électrons dans les matériaux organiques

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Dans cours

MSE-486: Organic electronic materials

This course will introduce students to the field of organic electronic materials. The goal of this course is to discuss the origin of electronic properties in organic materials, charge transport mechanisms, chemical synthesis, materials processing, and dev ...

Description

Cette séance de cours couvre l'organisation supramoléculaire et la délocalisation des électrons à l'état solide, y compris l'origine des interactions π, la distribution de la densité des électrons dans les molécules avec les systèmes conjugués π, et l'expansion multipolaire décrivant le potentiel électrostatique. Il traite également des systèmes conjugés π riches en électrons et pauvres en électrons, des structures de résonance et de l'influence des substituants sur la distribution de la densité des électrons. En outre, il explore les forces intermoléculaires entre les molécules conjuguées π, les patrons d'emballage pour les systèmes riches en électrons et pauvres en électrons, et les systèmes mixtes. La séance de cours conclut avec le résultat d'apprentissage que les systèmes polycycliques conjugués π ont un moment quadripolaire, et l'importance de l'emballage supramoléculaire dans l'équilibre des forces intermoléculaires. Les motifs typiques de l'orientation parallèle π-stacking et bord-à-face sont mis en évidence comme des arrangements d'emballage idéaux à l'état solide.

Enseignant·e

Holger Frauenrath

Holger Frauenrath (born in Aachen, Germany) studied chemistry at RWTH Aachen , Germany from 1992 to 1997, with a focus on synthetic organic chemistry. He performed his PhD thesis from 1998 to 2001 in the research group of Prof Hartwig Höcker at RWTH Aachen, working on a project related to the stereospecific polymerization of methacrylates as well as their copolymerization with olefins using zirconocene catalysts. Holger Frauenrath then joined the group of Prof. Sam Stupp at Northwestern University , Evanston, IL, USA, as a postdoctoral fellow supported by a Feodor Lynen fellowship of the Alexander von Humboldt Foundation . His postdoctoral research projects were centered around the supramolecular self-assembly of rod-coil molecules. Holger Frauenrath returned to Germany in 2003 and started to build his own research group at FU Berlin, funded with an Emmy Noether Grant from the German Science Foundation . In 2005, the research group moved to the Department of Materials at ETH Zurich , Switzerland, where it became a scientifcally independent part of the Polymer Chemistry Group led by Prof. A. Dieter Schlüter . Holger Frauenrath obtained his Habilitation from ETH Zurich in 2009. In 2009, Holger Frauenrath has been appointed as a professor at the Institute of Materials (IMX) of the Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) , Switzerland, building the new Laboratory of Macromolecular and Organic Materials (LMOM) . In the same year, Holger Frauenrath was received the prestigious European Research Council (ERC) Starting Investigator grant.

Source officielle

Concepts associés (32)

Empilement Pi

droite|vignette| Trois conformations du dimère de benzène En chimie, l' empilement pi (également appelé empilement π – π ) fait référence à des interactions attractives et non-covalentes entre les cycles aromatiques, car ils contiennent des liaisons pi . Ces interactions sont importantes dans l'empilement de nucléobases dans les molécules d' ADN et d' ARN, le repliement des protéines, la synthèse dirigée par matrice, la science des matériaux et la reconnaissance moléculaire, bien que certaines recherches suggèrent que l'empilement pi peut ne pas être opérationnel dans certaines de ces applications.

Cation–π interaction

Cation–π interaction is a noncovalent molecular interaction between the face of an electron-rich π system (e.g. benzene, ethylene, acetylene) and an adjacent cation (e.g. Li+, Na+). This interaction is an example of noncovalent bonding between a monopole (cation) and a quadrupole (π system). Bonding energies are significant, with solution-phase values falling within the same order of magnitude as hydrogen bonds and salt bridges.

Pi-interaction

In chemistry, π-effects or π-interactions are a type of non-covalent interaction that involves π systems. Just like in an electrostatic interaction where a region of negative charge interacts with a positive charge, the electron-rich π system can interact with a metal (cationic or neutral), an anion, another molecule and even another π system. Non-covalent interactions involving π systems are pivotal to biological events such as protein-ligand recognition.

Force intermoléculaire

Les forces intermoléculaires sont des forces de nature essentiellement électrostatique induisant une attraction ou une répulsion entre des particules chimiques (atomes, molécules ou ions). Ces forces sont en général bien plus faibles que les forces intramoléculaires qui assurent l'association des atomes dans les molécules.

Mésomérie

En chimie, la mésomérie désigne une délocalisation d'électrons dans les molécules conjuguées, que l'on représente par une combinaison virtuelle de structures aux électrons localisés appelées mésomères ou formes de résonance. Faute de moyens graphiques plus simples pour les décrire correctement, la mésomérie est donc une représentation simplifiée des systèmes moléculaires, qui sont plus précisément décrits par des approches de chimie quantique. Le terme « mésomérie » est dû à Ingold.

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