ABSTRACT: The molecular recognition

ABSTRACT: The molecular recognition properties of the nucleobases instruct the formation of complex three-dimensional architectures in natural and synthetic systems; relatively unexplored is their use as building blocks for π-conjugated materials where they might mutually tune electronic and supramolecular structures. Toward this goal, an introductory set (1a−d and 2a−d) of six purine-terminated and two pyrimidine-terminated πconjugated oligomers has been synthesized and used to develop experimental electronic and photophysical structure−property trends. Unlike 2,2′:5′,2″-terthiophene (TTT) derivatives 2a−d, intramolecular charge transfer dominates oligomers 1a−d bearing a 4,7-bisthienylbenzothiadiazole (TBT) spacer due to the strong electron-accepting ability of its benzothiadiazole (BTD) ring. The resulting donor−acceptor−donor systems feature lower HOMO−LUMO gaps than the terthiophene-linked nucleobases (ΔE
∼ 1.8 eV vs 2.4 eV based on electrochemical measurements), and the lowest so far for π-conjugated molecules that include nucleobases within the π-framework. Experiments reveal a dependence of photophysical and electronic structure on the nature of the nucleobase and are in good agreement with theoretical calculations performed at the B3LYP/6-31+G** level. Overall, the results show how nucleobase heterocycles can be installed within π-systems to tune optical and electronic properties. Future work will evaluate the consequences of these information-rich components on supramolecular π-conjugated structure.
INTRODUCTION
Semiconductive organic molecules have found applications in electronic and optoelectronic devices, including light emitting diodes,
1
field effect transistors,
electrochromic devices,
5
2
solar cells,
and photodetectors.
3
6
optical sensors,
The suitability of π-conjugated organic molecules for these applications generally derives from their structural tunability, light absorption and emission characteristics, and processability from solution.
Also intimately linked with the function of π-systems is their supramolecular ordering, in solution and the solid state, that impacts both optical and electronic characteristics (e.g., charge mobility).
8
Substantial previous work has shown how the assembly promoting building blocks of biology can be used to control the three-dimensional ordering of π-conjugated materials and oligomers, in particular. The strategy often involves appending amino acids/peptides,
9
nucleobases/ nucleosides,
10
or other bioinspired molecular recognition elements to the π-chromophore periphery
11
where the consequences on optical,
12
electronic,
13
and supramolecular properties can be profound.
14
Not well explored to date is how the nucleobases (i.e., purines and pyrimidines), Nature’s own πbuilding blocks, might be embedded within (as opposed to appended to) π-conjugated frameworks to generate novel opto-
7
4
g
and/or electroactive molecules.
13,15
It is in these cases that an

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อ: คุณสมบัติการรับรู้โมเลกุลของ nucleobases แนะนำการก่อตัวของสถาปัตยกรรมแบบสามมิติที่ซับซ้อนในระบบธรรมชาติ และสังเคราะห์ บรรยากาศเงียบสงบทั้งค่อนข้างได้ใช้เป็นส่วนประกอบวัสดุπกลวงซึ่งพวกเขาอาจปรับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ และ supramolecular ซึ่งกันและกัน ต่อเป้าหมายนี้ การเกริ่นนำชุด (1a−d และ 2a−d) หกสิ้น purine และ πconjugated pyrimidine หยุดสอง oligomers ถูกสังเคราะห์ และใช้ในการพัฒนาทดลองอิเล็กทรอนิกส์และ photophysical structure−property แนวโน้ม ซึ่งแตกต่างจาก 2, 2′:5′, 2a−d อนุพันธ์ 2 ″-terthiophene (ที) โอนย้ายค่าธรรมเนียม intramolecular กุมอำนาจ oligomers 1a−d เรือง spacer 4,7-bisthienylbenzothiadiazole (TBT) เนื่องจากสามารถรับอิเล็กตรอนที่แข็งแกร่งของแหวนของ benzothiadiazole (BTD) ระบบ donor−acceptor−donor ได้ภายในช่องว่าง HOMO−LUMO ต่ำกว่า nucleobases terthiophene เชื่อมโยง (ΔE∼ 1.8 eV vs 2.4 eV ตามวัดทางเคมีไฟฟ้า), และต่ำสุดเพื่อให้ห่างไกลในโมเลกุลπกลวงที่มี nucleobases ภายในกรอบπ ทดลองการพึ่ง photophysical และโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของ nucleobase เปิดเผย และอยู่ในข้อตกลงที่ดีคำนวณทฤษฎี B3LYP/6-31 + G ** ระดับ โดยรวม ผลลัพธ์แสดงวิธี nucleobase heterocycles สามารถติดตั้งภายในπ-ระบบการปรับแต่งแสง และอิเล็กทรอนิกส์ อนาคตต่อไปจะประเมินผลของส่วนประกอบเหล่านี้อุดมไปด้วยข้อมูลบนโครงสร้างที่กลวงπ supramolecularแนะนำพบโมเลกุลอินทรีย์ semiconductive โปรแกรมประยุกต์ในอิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ optoelectronic รวม diodes ในการเปล่งแสง1field effect transistorsอุปกรณ์ electrochromic52เซลล์แสงอาทิตย์และ photodetectors36เซนเซอร์แสงโดยทั่วไปความเหมาะสมของโมเลกุลอินทรีย์πกลวงสำหรับโปรแกรมประยุกต์เหล่านี้มาจากโครงสร้าง tunability ลักษณะการดูดซึมและมลพิษแสง และ processability จากโซลูชันนอกจากนี้ยัง เชื่อมโยงกับการทำงานของระบบπได้ของพวกเขา supramolecular สั่ง ในโซลูชันและสถานะของแข็ง ที่ส่งผลกระทบต่อลักษณะแสง และอิเล็กทรอนิกส์ (เช่น ค่าธรรมเนียมเคลื่อน)8พบงานก่อนหน้านี้ได้แสดงวิธีการใช้แอสเซมบลีที่ส่งเสริมการสร้างบล็อกของชีววิทยาการควบคุมสามมิติลำดับวัสดุπกลวงและ oligomers โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กลยุทธ์มักจะเกี่ยวข้องกับกรดอะมิโน/เปปไทด์ ผนวก9nucleobases / nucleosides10หรือองค์ประกอบอื่น ๆ การรับรู้โมเลกุล bioinspired การยสปริงπ chromophore11ซึ่งผลที่ตามมาบนแสง12อิเล็กทรอนิกส์13และ supramolecular คุณสมบัติได้อย่างลึกซึ้ง14อุดมไม่ดีจนเป็นวิธี nucleobases (เช่น purines และ pyrimidines), บล็อกของธรรมชาติ πbuilding อาจฝังภายใน (เมื่อเทียบต่อท้ายถึงจะ) กรอบπกลวงสร้างนวนิยาย opto -74gหรือโมเลกุล electroactive13,15เหล่านี้ในกรณีที่มี

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ: คุณสมบัติได้รับการยอมรับในระดับโมเลกุลของ nucleobases สั่งการก่อตัวของความซับซ้อนสถาปัตยกรรมสามมิติในระบบธรรมชาติและสังเคราะห์; สำรวจค่อนข้างคือการใช้ของพวกเขาเป็นกลุ่มอาคารสำหรับวัสดุπ-ผันที่พวกเขาอาจจะร่วมกันแต่งอิเล็กทรอนิกส์และโครงสร้าง supramolecular ไปสู่เป้าหมายนี้ชุดเบื้องต้น (1a-d และ 2a-d) หก purine สิ้นสุดและสอง pyrimidine สิ้นสุด oligomers πconjugatedได้รับการสังเคราะห์และใช้ในการพัฒนาโครงสร้างแนวโน้มสถานที่ให้บริการอิเล็กทรอนิกส์และ photophysical ทดลอง ซึ่งแตกต่างจาก 2,2: 5 '2 "-terthiophene (TTT) สัญญาซื้อขายล่วงหน้า 2a-d โอนค่าใช้จ่ายภายในโมเลกุลปกครอง oligomers 1a-d แบก 4,7-bisthienylbenzothiadiazole (TBT) spacer เนื่องจากความสามารถในการรับอิเล็กตรอนที่แข็งแกร่งของ benzothiadiazole (BTD) แหวน ระบบบริจาคใบเสร็จบริจาคส่งผลให้มีช่องว่างลดลงตุ๊ด LUMO กว่า nucleobases terthiophene เชื่อมโยง (ΔE
~ 1.8 eV เทียบกับ 2.4 eV อยู่บนพื้นฐานของการวัดไฟฟ้า) และต่ำสุดเพื่อให้ห่างไกลโมเลกุลπ-ผันที่มี nucleobases ภายในπ -framework การทดลองแสดงให้เห็นการพึ่งพาอาศัยกันของโครงสร้าง photophysical และอิเล็กทรอนิกส์ในลักษณะของ nucleobase และอยู่ในข้อตกลงที่ดีกับทฤษฎีการคำนวณดำเนินการที่ B3LYP / 6-31 + G ** ระดับ โดยรวมผลแสดงให้เห็นว่า nucleobase heterocycles สามารถติดตั้งภายในπระบบการปรับแต่งคุณสมบัติทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ การทำงานในอนาคตจะมีการประเมินผลกระทบของส่วนประกอบข้อมูลที่อุดมไปด้วยเหล่านี้บน supramolecular โครงสร้างπ-ผัน.
บทนำ
โมเลกุลของสารอินทรีย์สารกึ่งตัวนำได้พบการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และ optoelectronic รวมทั้งไดโอดเปล่งแสง,
1
ภาคสนามจฉฉทรานซิสเตอร์ ect,
อุปกรณ์ electrochromic,
5
2
เซลล์แสงอาทิตย์
และตรวจจับแสง.
3
6
เซ็นเซอร์แสง,
ความเหมาะสมของโมเลกุลของสารอินทรีย์π-ผันสำหรับการใช้งานเหล่านี้โดยทั่วไปเกิดขึ้นจากโครงสร้างของพวกเขา tunability, ดูดกลืนแสงและลักษณะการปล่อยก๊าซและกระบวนการผลิตจากสารละลาย.
นอกจากนี้ยังมีการเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการทำงานของระบบπเป็น supramolecular ของพวกเขา การสั่งซื้อในการแก้ปัญหาและสถานะของแข็งที่มีผลกระทบต่อลักษณะทั้งแสงและอิเล็กทรอนิกส์ (เช่นค่าใช้จ่ายในการเคลื่อนย้าย).
8
การทำงานก่อนหน้ามากได้แสดงให้เห็นว่าการชุมนุมการส่งเสริมการสร้างบล็อกของชีววิทยาสามารถนำมาใช้ในการควบคุมการสั่งซื้อสามมิติของπ- วัสดุผันและ oligomers โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กลยุทธ์มักจะเกี่ยวข้องกับการผนวกกรดอะมิโน / เปปไทด์,
9
nucleobases / nucleosides,
10
หรือองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ได้รับการยอมรับในระดับโมเลกุล bioinspired เพื่อπ-chromophore ขอบ
11
ผลกระทบที่เกี่ยวกับแสง
12
อิเล็กทรอนิกส์
13
และคุณสมบัติ supramolecular สามารถลึกซึ้ง.
14
ไม่ได้สำรวจกัน วันที่เป็นวิธีการที่ nucleobases (เช่นพิวรีนและ pyrimidines), ธรรมชาติของตัวเองบล็อกπbuildingอาจจะฝังอยู่ภายใน (เมื่อเทียบกับท้าย) กรอบπ-ผันในการสร้างนิยาย opto-
7
4
กรัม
และ / หรือโมเลกุล electroactive.
13 15
มันเป็นในกรณีเหล่านี้ว่า

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บทคัดย่อ : การรับรู้ของโมเลกุลสมบัติของนิวคลีโอเบสแนะนำรูปแบบของสถาปัตยกรรมที่ซับซ้อนสามมิติในระบบธรรมชาติ และสังเคราะห์ ค่อนข้าง unexplored คือใช้เป็นหน่วยการสร้างπ - และวัสดุที่พวกเขาจะร่วมกันปรับแต่งโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และ supramolecular . สู่เป้าหมายนี้การตั้งค่าเบื้องต้น ( 1A 2A −− D และ D ) 6 purine และ pyrimidine ยกเลิกยกเลิกสองπ conjugated หน่วยได้สังเคราะห์และใช้เพื่อพัฒนาและ photophysical โครงสร้างแนวโน้มคุณสมบัติ−อิเล็กทรอนิกส์ทดลอง ซึ่งแตกต่างจาก 2 , 2 : 5 ’’ 2 เพลง - terthiophene ( TTT ) และ 2A − D , ค่าธรรมเนียมการโอนหน่วย intramolecular dominates 1A − D มีเครื่อง 47-bisthienylbenzothiadiazole ( TBT ) Spacer เนื่องจากแรงอิเล็กตรอนยอมรับความสามารถของ benzothiadiazole ( btd ) แหวน ส่งผลให้ผู้บริจาค−−ผู้บริจาคระบบคุณลักษณะโฮโมพระนาสิกต่ำกว่า−ลูโม้ช่องว่างมากกว่า terthiophene เชื่อมโยงนิวคลีโอเบส ( Δ E
∼ 1.8 และ 2.4 EV EV ยึดวัดไฟฟ้า )และต่ำสุดจนπ - และโมเลกุลที่ประกอบด้วยนิวคลีโอเบสภายในπ - กรอบ การทดลองแสดงการพึ่งพาอาศัยกันของ photophysical อิเล็กทรอนิกส์และโครงสร้างในลักษณะของนิวคลีโอเบส และมีความสอดคล้องกับทฤษฎีการคำนวณแสดงที่ B3LYP / 6-31++G กรัม * * ระดับ โดยรวมผลลัพธ์ที่แสดงให้เห็นว่านิวคลีโอเบสเคิลสามารถติดตั้งภายในπ - ระบบปรับสมบัติทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ การทำงานในอนาคตจะประเมินผลของข้อมูลเหล่านี้อุดมไปด้วยส่วนประกอบใน supramolecular π -

semiconductive เบื้องต้นและโครงสร้าง โมเลกุลอินทรีย์ที่พบการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และ optoelectronic รวมทั้ง light emitting diodes
1
,จึงffละมั่งและ ect เป็นอุปกรณ์ electrochromic

5
2
, เซลล์แสงอาทิตย์และ photodetectors
.
3
6

แสงเซ็นเซอร์ ความเหมาะสมของπ - ผลิตภัณฑ์อินทรีย์โมเลกุลสำหรับโปรแกรมเหล่านี้โดยทั่วไปมาจาก tunability โครงสร้างของการดูดกลืนแสง และลักษณะการปล่อยและความสามารถในการขึ้นรูปจากสารละลาย .
ยังเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการทำงานของπ - ระบบสั่ง supramolecular ของพวกเขาในสารละลายและของแข็ง ซึ่งผลกระทบทั้งแสงและอิเล็กทรอนิกส์ ( เช่นค่าใช้จ่ายลักษณะการเคลื่อนไหว )
8
เป็นชิ้นเป็นอันก่อนหน้านี้ทำงานได้แสดงวิธีการประกอบส่งเสริมอาคารตึกชีววิทยา สามารถใช้เพื่อควบคุมการสั่งซื้อสามมิติของπ - ผลิตภัณฑ์วัสดุและหน่วยโดยเฉพาะ กลยุทธ์ที่มักจะเกี่ยวข้องกับผนวกกรดอะมิโน / เป๊ปไทด์ ,
9
/ nucleosides นิวคลีโอเบส , 10

หรืออื่น ๆ bioinspired โมเลกุลเพื่อรับรู้องค์ประกอบπ - ที่มีสีรอบนอก

ที่ 11 ผลแสง



13 12 อิเล็กทรอนิกส์และคุณสมบัติ supramolecular สามารถลึกซึ้ง .
14
ไม่ดี โดยใช้วันที่ คือว่า นิวคลีโอเบส ( เช่น พิวรีน และ ไพริมิดีน )ธรรมชาติสร้างบล็อกของตัวเองπ อาจจะฝังอยู่ภายใน ( เป็นนอกคอกผนวกเข้ากับ ) π - และกรอบการสร้างนวนิยาย opto -
7
4
g
และ / หรือ โมเลกุล electroactive .
13,15
มันในกรณีนี้ว่า