Designer copper complexes offer route to cheaper organic LEDs — ABC Chemicals


Металлоорганические комплексы драгоценных металлов, таких как иридий и рутений, могут быть сильно люминесцентными, что теоретически делает их идеальными для органических светодиодов и сенсибилизированных красителем солнечных элементов. Однако их дефицит и стоимость делают широкое использование нецелесообразным. Но теперь исследователи в США показали, как дизайнерские медные комплексы могут удовлетворить потребность в драгоценных металлах.1

В металлоорганических металлосодержащих комплексах светящегося излучения происходит излучение света, когда электроны распадаются из триплетных возбужденных состояний молекул в основные состояния. Однако этот процесс гораздо менее эффективен с комплексами более легких, более богатых землей металлов. «Иридий — наименее распространенный природный элемент на Земле», — говорит химик-неорганик Марк Томпсон из Университета Южной Калифорнии. «Если я хочу найти заменитель, у меди есть несколько проблем: во-первых, время жизни триплетного возбужденного состояния намного больше — от десятков до сотен микросекунд по сравнению с микросекундами для иридия — в то время как время жизни для рекомбинации дырок и Электроны в светодиоде находятся в масштабе микросекунды, поэтому я не собираюсь получать эффективный светодиод. Во-вторых, во всех исторически изученных соединениях меди путь нерадиационного распада превосходит путь радиационного распада ».

Для решения первой проблемы Томпсон и его коллеги использовали тот факт, что комплексы меди, подобно комплексам иридия, имеют излучающие синглетно-возбужденные состояния с наносекундными временами жизни. В иридии они имеют гораздо более высокую энергию, чем триплетные возбужденные состояния, но разница в меди намного меньше. Разработав комплексы для минимизации пространственного перекрытия между синглетным и триплетным состояниями, исследователи максимально приблизили эти энергии. Это позволяет электронам в триплетном состоянии при комнатной температуре переходить в синглетное состояние только за счет тепловой энергии, прежде чем испускать фотон при распаде в основное состояние. Это называется термически активированной замедленной флуоресценцией.

Что еще более важно, исследователи достигли почти полного подавления пути нерадиационного распада. «Если вы можете деформировать молекулу в возбужденном состоянии, вы можете легко перейти в основное состояние, не испуская фотон», — объясняет Томпсон. Чтобы предотвратить это, исследователи использовали громоздкие циклические (алкил) (амино) карбеновые и азотсвязанные амидные лиганды, фиксирующие молекулы в линейной конфигурации. В результате они обнаружили, что более 99% электронов, переведенных в возбужденное состояние, приводят к эмиссии фотонов. «Мы продемонстрировали, что вы можете заставить соединение меди вести себя так, как будто это соединение иридия для всех практических целей», — говорит Томпсон.

Неорганический химик Кеннет Варнмарк из Лундского университета в Швеции, группа которого недавно продемонстрировала первый пример фотолюминесценции из комплексов железа2отмечает, что, хотя термически активированная замедленная флуоресценция ранее использовалась в органических светодиодах, очень высокая скорость излучательной рекомбинации является новой в комплексах меди. Однако он предупреждает, что такие сложные, громоздкие лиганды сами по себе могут стать серьезным препятствием для коммерциализации. «Труд, затрачиваемый на производство такого рода лигандов, стоит очень дорого: это проблема, требующая решения», — говорит он. «Это шаг к использованию богатых землей металлов в фотофункциональных материалах, но это не шаг».







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *