Die wunderbare Kunst des molekularen Designs von Leuchtstoffen für OLEDs, Sensorik und Quanten-IT: Nordrhein-Westfälische Akademie der Wissenschaften und der Künste

Die wunderbare Kunst des molekularen Designs von Leuchtstoffen für OLEDs, Sensorik und Quanten-IT

Prof. Dr. Andreas Steffen, Technische Universität Dortmund

Der enorme technologische Fortschritt und heutige Lebensstandard unserer Gesell- schaft ist wesentlich mitgeprägt durch die Entwicklungen in der Chemie hinsichtlich des Verständnisses von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen auf der molekularen Ebene. Dies beinhaltet sowohl die Erforschung neuer pharmazeutischer Wirkstoffe, Materialien für
die Energiewende oder katalytischer Prozesse zur selektiven und effizienten Synthese. Aufgrund ihrer kontrollierbaren Synthese, einfachen und energieeffizienten Prozessierbar- keit, partiellen Kontrolle der photonischen Eigenschaften und Anwendbarkeit bei Raum- temperatur werden auch molekulare photonische Materialien mittlerweile kommerziell in organischen Licht-emittierenden Dioden (OLEDs), der photodynamischen Therapie und als Photokatalysatoren angewendet. Die Übersetzung der gewünschten Eigenschaften in eine molekulare Struktur stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar aufgrund der Komplexität und dem daraus resultierenden unzureichenden Verständnis der Licht-Materie-Wechselwirkungen. Somit scheinen natürliche Limitierungen bezüglich der Anwendbarkeit von Luminophoren in photonischen Zukunftstechnologien auferlegt zu sein.

Diese Barrieren zu durchbrechen ist eine der aktuellen Aufgaben in der Chemie auf inter- nationaler Ebene, um zu neuen optischen Technologien zu gelangen, wie z. B. der sicheren Datenübertragung, Quanten-IT-Netzwerken, Fälschungssicherheit im Lebensmittelbereich, Sensorik, oder Device-Technologien. In diesem Vortrag werden unsere interdisziplinären Ansätze vorgestellt, die zu einem holistischen Verständnis der molekularen Photophysik beitragen und Zugang zu neuen Eigenschaften erlauben. Konkret werden die Konzepte anhand der durch kreatives Moleküldesign gezielt erreichten Emissionswellenlänge, Strahlungskonstante, chiroptischen Eigenschaften sowie einer Stimulus-Responsivität demonstriert zusammen mit technologischen Proof-of-Concept-Anwendungen.

Prof. Dr. Andreas Steffen hat von 1998 bis 2004 an der Universität Bielefeld und der UBC Vancouver (Kanada) Diplom-Chemie studiert. Seine Promotionsarbeiten an der Universität Bielefeld und der Humboldt-Universität Berlin im Bereich der metallorganischen Fluorchemie wurden im Jahr 2007 erfolgreich abgeschlossen. Während seiner durch den DAAD und ein Marie-Curie-Stipendium der EU geförderten 2,5-jährigen Postdoc-Zeit an der Durham University (UK) und am CNRS Rennes (Frankreich) befasste er sich mit der Synthese, Spektroskopie und Theorie von fluoreszierenden organischen und metallorganischen Molekülen. Seine eigenständigen Arbeiten zu lumineszierenden und photokatalytisch aktiven Kupferkomplexen begann er 2010 an der Universität Münster und führte die Habilitationsarbeiten ab 2011 an der Julius-Maximilians-Universität Würz- burg als Emil-Fischer-Fellow weiter. Die Habilitation erfolgte 2017 und im September 2018 die Berufung auf den Lehrstuhl für Anorganische Chemie der TU Dortmund.

Die Beiträge von Prof. Steffen zum Verständnis von Licht-Materie-Wechselwirkungen und der Aufklärung der Lumineszenzmechanismen wurden mit dem Preis der Dr. Otto Röhm Gedächtnisstiftung (2016), dem Förderpreis Chemie der Keck-Köppe-Stiftung (2017), sowie als Preisträger der Momentum-Initiative der Volkswagen-Stiftung (2023) ausgezeichnet. Auch sein Engagement in der Lehre wurde mit dem Lehrpreis der TU Dortmund (2021) geehrt und er ist Mitinitiator und seit 2017 Mitglied des Steering Committees des DFG- Schwerpunktprogramms SPP 2102 „Light controlled reactivity of metal complexes“, Ortsverbandsvorsitzender der Gesellschaft Deutscher Chemiker (2024), sowie seit 2024 Mitglied des Senats der TU Dortmund.