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Es wurden elektronisch reiche (Donor) und elektronisch fehlende (Akzeptor) Einheiten untersucht, um konjugierte Donor-Akzeptor (D-A) Makrozyklen zu konstruieren und deren Wechselwirkungen mit elektronisch armem Fulleren zu klären. Triphenylamin und 4,7-Bisthienyl-2,1,3-benzothiadiazol wurden abwechselnd über Acetylen als Donor- bzw. Akzeptor-Einheiten für pentagonale 3B2A- und hexagonale 4B2A-Makrozyklen verknüpft. Durch Rastertunnelmikroskopie wurde nachgewiesen, dass beide D-A-Makrozyklen eine interessante konzentrationsgesteuerte nanoporous Monoschicht auf hochorientiertem pyrolytischem Graphit bilden, die Fulleren effektiv einfangen kann. Bemerkenswerterweise war die Fullerenfüllung von der Hohlraumgröße abhängig, wobei nur ein C70- oder PC71BM-Molekül von 3B2A untergebracht werden konnte, während zwei von 4B2A aufgenommen wurden. Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie wurden ebenfalls durchgeführt, um Einblicke in die Host-Gast-Systeme zu gewinnen, und zeigten, dass der S···π-Kontakt für die Stabilisierung dieser Host-Gast-Systeme verantwortlich ist. Aufgrund der ellipsoiden Form von C70 stehen C70-Moleküle je nach Energieoptimierung in molekularen Hohlräumen oder liegen darin. Für den 3B2A/PC71BM-Mischfilm wurde PC71BM in den Hohlraum, der durch den Makrozyklus 3B2A gebildet wurde, interkalisiert und lieferte trotz der breiten Bandlücke (2,1 eV) von 3B2A eine hervorragende Umwandlungseffizienz. Diese Studie zu D-A-Makrozyklen, die Fulleren einbeziehen, bietet Einblicke in den Interaktionsmechanismus und die elektronische Struktur in den Host-Gast-Komplexen. Noch wichtiger ist, dass dies ein beispielhafter Einsatz von D-A-Makrozyklen als Donor darstellt, um mit dem sphärischen Fulleren-Akzeptor für photovoltaische Anwendungen übereinzustimmen, was einen guten Ansatz zur Erreichung großmaßstäblicher p-n-Übergänge für erheblich verbesserte Effizienzen organischer Solarzellen bietet, indem lineare Polymerdonoren durch zyklische konjugierte Oligomere ersetzt werden.
Zhang et al. (Wed,) untersuchten diese Frage.