Engineering efficient materials for optoelectronic applications through halogen bonding

The concepts of supramolecular chemistry are used throughout this work for the design and synthesis of efficient molecules and supramolecules for optoelectronics applications. This work differs from the excellent work of Priimagi and Vaapavuori (see ref. 10 and 30 in the Introduction) because all the structures present here are formed by a self-assembly process induced by halogen bonding. Halogen bonding (XB) is a high directional, strong and tunable non-covalent interaction that shares many features with the much better known hydrogen bonding. In particular the halogen bonding directionality is the main driving force of the interesting properties of the materials reported here. This thesis is composed of five chapters. In the introduction the features of supramolecular chemistry, photoactive materials, and halogen bonding are highlighted. In the second and the third chapter, were investigated photoactive polymers and liquid crystals, respectively. In the case of the polymers it is demonstrated that halogen bonding is more reliable than hydrogen bonding in promoting the photoreponsive behavior. In the case of the liquid crystals it is demonstrated that halogen bonding is strong and directional enough to promote efficient photoalignment and Surface Relief Grating formation in the same complex. These phenomena usually occur in very different molecular environments. In the fourth chapter, highly fluorinated azobenzene and heterocyclic supramolecules were studied. The investigation of the structure-function relationships in these structures will lead in the next future to very interesting supramolecular liquid crystals (in the case of the eterocycles) or photomoble crystals (in the case of the azobenzenes). The fifth chapter is the experimental part.

I concetti della chimica supramolecolare sono utilizzati in questo lavoro per la progettazione e la sintesi di molecole e strutture supramolecolari efficienti per applicazioni di optoelettronica . Questo lavoro si differenzia dall' eccellente lavoro di Priimagi e Vaapavuori (vedi rif . 10 e 30 nell Introduzione), perché tutte le strutture supramolecolari qui presenti sono formate tramite un processo di auto-assemblaggio indotto dal legame ad alogeno. Il legame ad alogeno (XB) è un interazione non covalente direzionale e forte che condivide molte caratteristiche con il ben più noto legame ad idrogeno. In particolare, la direzionalità del legame ad alogeno è la forza motrice principale delle interessanti proprietà dei materiali qui riportati. Questa tesi si compone di cinque capitoli. Nell'introduzione vengono evidenziate le caratteristiche della chimica supramolecolare, dei materiali fotoattivi, e del legame ad alogeno. Nel secondo e nel terzo capitolo sono stati studiati i polimeri fotoattivi e i cristalli liquidi fotoattivi, rispettivamente. Nel caso dei polimeri è stato dimostrato che il legame ad alogeno è più affidabile del legame ad idrogeno nella promozione delle caratteristiche fotoresponsive. Nel caso dei cristalli liquidi è stato dimostrato che il legame ad alogeno è forte e direzionale abbastanza da promuovere un efficiente fotoallineamento e formazione di surface relief grating nello stesso complesso. Questi fenomeni di solito si verificano in molecole molto diverse. Nel quarto capitolo, sono state studiate supramolecole altamente fluorurate contenenti azobenzeni ed eterocicli. Lo studio del rapporto struttura-attività in queste strutture porterà nel prossimo futuro a risultati molto interessanti nel campo dei cristalli liquidi supramolecolari (nel caso degli eterocicli) o dei cristalli fotomobili (nel caso degli azobenzeni) . Il quinto capitolo è la parte sperimentale .