Biała luminescencja spolaryzowana kołowo (WCPL) ma szerokie perspektywy zastosowania w oświetleniu półprzewodnikowym, przechowywaniu informacji, szyfrowaniu i zapobieganiu podrabianiu, wykrywaniu optycznym i innych dziedzinach. W ostatnich latach stopniowo nasilają się badania nad realizacją białej fotoluminescencji spolaryzowanej kołowo (WCPPL) i białej elektroluminescencji spolaryzowanej kołowo (WCPEL) poprzez uzupełnienie widm wielu chiralnych materiałów luminescencyjnych. Jednakże metoda ta zwykle napotyka problemy, takie jak samoabsorpcja i trudności w kontrolowaniu proporcji materiału. Strategie jednocząsteczkowe WCPL mogą przezwyciężyć te problemy i uprościć proces przygotowania materiału. Jednak realizacja jednocząsteczkowego, wieloemisyjnego WCPL nadal stanowi ogromne wyzwanie.
Przegląd wyników
Zespół Chen Chuanfenga i Lu Haiyana z Chińskiej Akademii Nauk zaprojektował i zsyntetyzował parę enancjomerów wielokrotnej emisji (R)-DO-PSeZ i (S)-DO-PSeZ. Integrując indukowany selenem donor konformacyjny i chiralny akceptor karbonylowy w pojedynczą strukturę molekularną, uzyskano białą luminescencję spolaryzowaną kołowo. Enancjomer ten wykazuje emisję światła białego zarówno w roztworze, jak iw warstwie, ze współrzędnymi CIE odpowiednio (0,39, 0,35) i (0,33, 0,34). Wydajność kwantowa fotoluminescencji domieszkowanej folii wynosi aż 42%, czemu towarzyszy lustrzany odbicie białego, spolaryzowanego kołowo sygnału fotoluminescencji o wartości ag 2,6 × 10-3. Co więcej, enancjomer ten wykazywał również WCPEL w organicznych diodach elektroluminescencyjnych (OLED) ze współrzędnymi CIE (0,29, 0,33) i maksymalną zewnętrzną wydajnością kwantową (EQEmax) wynoszącą 3,1%. Jest to pierwszy zgłoszony jednocząsteczkowy, wieloemisyjny materiał WCPL i zapewniający najwyższą wydajność wśród diod OLED emitujących światło białe, opartych na jednocząsteczkowych materiałach organicznych o właściwościach fosforyzujących. Wykorzystując odbicie Bragga w dwuwarstwowych cholesterycznych ciekłych kryształach, enancjomer ten osiągnął WCPPL i WCPEL przy wartościach g odpowiednio 1,85 i 1,88, czyli najwyższe wartości zgłoszone do tej pory.
Analiza graficzna i tekstowa
1. Projektowanie i synteza molekularna
Zespół badawczy zaprojektował i zsyntetyzował parę wieloemisyjnych enancjomerów (R)-DO-PSeZ i (S)-DO-PSeZ poprzez integrację indukowanego selenem donora konformacyjnego i chiralnego akceptora karbonylu w pojedynczą strukturę molekularną (rysunek 1a). Enancjomer ten wykazuje emisję światła białego zarówno w roztworze, jak iw warstwie, ze współrzędnymi CIE odpowiednio (0,39, 0,35) i (0,33, 0,34).
Rysunek 1. a) Schematyczny diagram struktury molekularnej enancjomerów i strategii amplifikacji dla wartości g WCPPL i WCPEL. b) Mechanizm wieloemisji enancjomerów. (Źródło: Angew. Chem. Int. Ed.)
2. Właściwości fotofizyczne Enancjomery wykazują wiele pasm emisji w roztworze i cienkich warstwach, odpowiadających różnym izomerom konformacyjnym. Poprzez obliczenia teoretyczne i weryfikację eksperymentalną zespół badawczy potwierdził istnienie tych izomerów konformacyjnych i odpowiadających im właściwości fosforescencyjnych.
Rysunek 2. a) Widmo absorpcji (S)-DO-PSeZ w chloroformie i znormalizowane widma emisji (S)-DO-PSeZ w chloroformie i cienkiej warstwie w temperaturze pokojowej (długość fali wzbudzenia: 350 nm). b) Widmo przejściowego zaniku fotoluminescencji (S)-DO-PSeZ w folii domieszkowanej w 5% wag., z wartościami szczytowymi odpowiednio przy 675 nm, 567 nm i 444 nm. c) Współrzędne CIE (S)-DO-PSeZ w roztworze i domieszkowanej folii. d) Struktura monokrystaliczna DO-PSeZ-B. e) Widmo emisji DO-PSeZ-B w temperaturze pokojowej przy wzbudzeniu 350 nm; wstawka: fotografia DO-PSeZ-B. f) Widmo przejściowego zaniku fotoluminescencji DO-PSeZ-B. g) Struktura monokrystaliczna DO-PSeZ-Y. h) Widmo emisji DO-PSeZ-Y w temperaturze pokojowej przy wzbudzeniu 350 nm; wstawka: fotografia DO-PSeZ-Y. i) Widmo przejściowego zaniku fotoluminescencji DO-PSeZ-Y. (Źródło: Angew. Chem. Int. Ed.)
3. Właściwości luminescencji spolaryzowanej kołowo Enancjomer wykazuje wysoką wydajność kwantową fotoluminescencji (42%) i sygnał fotoluminescencji spolaryzowany lustrzanie (wartość g 2,6 × 10⁻³) w cienkiej warstwie. Wartość g WCPPL jest dodatkowo zwiększana do 1,85 w wyniku odbicia Bragga od dwuwarstwowego cholesterycznego ciekłego kryształu, co stanowi najwyższą odnotowaną dotychczas wartość.
Rysunek 3. a) Widmo dichroizmu kołowego (CD) (R)-/(S)-DO-PSeZ w rozcieńczonym roztworze toluenu w temperaturze pokojowej. b) Widmo emisyjne spolaryzowane kołowo (CPL) (R)-/(S)-DO-PSeZ w folii domieszkowanej PPT w 5% wag., w temperaturze pokojowej. c) Widmo CPL struktury trójwarstwowej składającej się z 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFSY/RFSB) i 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFRY/RFRB) w temperaturze pokojowej. (Źródło: Angew. Chem. Int. Ed.)
4. Wydajność elektroluminescencji Enancjomer wykazuje elektroluminescencję spolaryzowaną kołowo w świetle białym w diodach OLED o współrzędnych CIE (0,29; 0,33) i maksymalnej zewnętrznej wydajności kwantowej wynoszącej 3,1%. Zespół badawczy dodatkowo poprawił wartość g WCPEL do 1,88 poprzez odbicie Bragga w dwuwarstwowym cholesterycznym ciekłym krysztale, ustanawiając nowy rekord w zakresie najwyższej odnotowanej dotychczas wartości.
Rysunek 4. a) Rozkład energii białego urządzenia OLED. b) Charakterystyka luminancji EQE urządzeń W2 i W3. c) Widma elektroluminescencji (EL) urządzeń W2 i W3. d) Współrzędne CIE urządzeń W1, W2 i W3. e) Widma elektroluminescencji spolaryzowanej kołowo (CPEL) i krzywe gEL w funkcji długości fali urządzeń WR3 i WS3. f) Widma CPEL i krzywe gEL w funkcji długości fali struktury trójwarstwowej złożonej z W3-(RFSY/RFSB) i W3-(RFRY/RFRB). (Źródło: Angew. Chem. Int. Ed.)
Streszczenie
Zespołowi Chen Chuanfenga i Lü Haiyana z Chińskiej Akademii Nauk z powodzeniem zaprojektowano i zsyntetyzowano parę wieloemisyjnych enancjomerów (R)-DO-PSeZ i (S)-DO-PSeZ, organicznie łącząc indukowane selenem konformacyjne donory izomerów i chiralne akceptory karbonylowe w pojedynczą strukturę molekularną. Stwierdzono, że enancjomer wykazuje emisję światła białego zarówno w roztworze, jak i w cienkiej warstwie, wykazując wysoką wydajność kwantową fotoluminescencji i sygnały emisji spolaryzowane lustrzanie. Dalsze badania wykazały, że enancjomer wykazuje również właściwości elektroluminescencji spolaryzowanej kołowo światła białego w diodach OLED. Badania te zapewniają skuteczną strategię projektowania i konstrukcji jednocząsteczkowych materiałów wieloemisyjnych, a także oferują nową perspektywę rozwoju wysokowydajnych WCPL.
Informacje papierowe
Wysokowydajna biała fotoluminescencja i elektroluminescencja spolaryzowana kołowo z enancjomerów wieloemisyjnych
Pei Zhao, Wei-Chen Guo, Hai-Yan Lu i Chuan-Feng Chen
Wydanie międzynarodowe Angewandte Chemie
DOI: 10.1002/anie.202424918 Informacja o prawach autorskich: Ten artykuł został przedrukowany z CBG Information. Media lub osoby, które nie chcą być przedrukowywane, mogą skontaktować się z nami, a my natychmiast je usuniemy.
