Chemist skaber molekylært karusellkompleks til fremtidige OLED-skærme

En kemiker fra RUDN University har syntetiseret fluorescerende forbindelser med "merry-go-round" molekyler, der kan bruges til at skabe økonomiske skærme med organiske LED'er (OLED'er). Kernen i disse molekyler er en trekant af sølv- eller kobberatomer, og organiske grundstoffer er bundet til det gennem fosforatomer, der roterer omkring dem. Denne molekylære geometri kan give forskere mulighed for at skabe mere effektive OLED-skærme. Artiklen er publiceret i Uorganisk kemi .

Skærme med OLED'er adskiller sig fra andre moderne typer skærme såsom plasma- og LCD-skærme. OLED'er har højere lysstyrke, kontrast og lavere strømforbrug. Imidlertid, de er dyrere, og råmaterialet til deres produktion - ledende polymerer - er giftigt, skabe vanskeligheder med produktion og bortskaffelse.

For at reducere omkostningerne til OLED-skærme og erstatte giftige råmaterialer, det er muligt at bruge fluorescerende komplekse forbindelser - molekyler med små organiske fragmenter, der omgiver metallets centrale ion i stedet for polymerer. Men til dato, der er ingen komplekser, der viser en klar fordel i lysstyrke og effektivitet i forhold til polymerer. Tilstrækkeligt effektive forbindelser baseret på iridium eller platin er dyre, og billigere komplekser med overgangsmetalioner er ikke effektive.

RUDN University kemiker Alexander Smol'yakov har nu opdaget forbindelser til at gøre OLED-skærme meget lysere og mere økonomiske end polymere. Centrene af disse komplekser er ikke platin eller iridium, men billigere kobber og sølv, hvilket også viste sig at være mere effektivt og mindre giftigt sammenlignet med polymerer.

Smol'yakov syntetiserede et molekyle, i hvis centrum er tre ioner af monovalent kobber eller sølv. For at styrke denne struktur, han stabiliserede det ved hjælp af derivater af pyrazol - aromatiske molekyler med to nitrogenatomer i kredsløbet. Han brugte organophosphormolekyler som ligander - elektrondonorer, der omgiver ion. I dette tilfælde, ionerne af monovalent kobber og sølv danner en tre-center kerne i form af en trekant, og ligander forbinder kernen gennem phosphoratomer og forbliver ret mobile.

Ved stuetemperatur, energien af ​​termiske oscillationer er tilstrækkelig til at bryde bindingen
mellem fosfor og metal i kort tid. Imidlertid, der er to fosforatomer i et molekyle, og der er tre metalatomer. Så et af metalatomerne er altid uden et par, og hvis der er en enkelt fosfor, metalatomet tiltrækker det med det samme - dvs. liganden "hopper" til naboionen i den tre-centerede kerne og danner en binding, der kan brydes via termiske udsving.

Molekylet bliver dermed til en slags molekylær "karusel". Denne konfiguration giver stabile komplekser med kerner af sølvioner, og komplekser med kerner af monovalent kobber - forbindelserne henfalder ikke umiddelbart efter syntese, ligesom mange andre strukturer af denne type.

Kemikere har fundet ud af, at en sådan "merry-go-round" struktur af komplekse forbindelser fører til fremkomsten af ​​to energitilstande, overgangen mellem hvilket kan føre til luminescens. I tilfælde af kobber, denne struktur har et betydeligt kvanteudbytte - dvs. forholdet mellem antallet af absorberede og udsendte fotoner er 41 procent.

Dermed, forskere har for første gang formået at vise et tilstrækkeligt højt kvanteudbytte på systemer, hvilket åbner op for nye muligheder for nye OLED-skærme. Undersøgelsen blev udført i fællesskab med forskere fra INEOS RAS og Saint Petersburg State University.