Zidentyfikowano nową kategorię świetlistych związków aluminium. Związki te są obiecujące do zastosowania w elektronice optycznej, w tym OLED-ach, ze względu na osiągnięcie optymalnej wydajności kwantowej. Zdjęcie: Grzegorz Krzyżewski
Nowa generacja efektywnych materiałów emitujących światło została stworzona przez naukowców z IChF PAN i Politechniki Warszawskiej pod kierunkiem prof. Janusza Lewińskiego. Wyjątkowe cechy tych materiałów sprawiają, że są one wysoce obiecującymi kandydatami do zastosowań w rzeczywistych urządzeniach optoelektronicznych.
Rosnące zapotrzebowanie na sztuczne oświetlenie przyspieszyło postęp w eksploracji materiałów, które emitują światło po odpowiednim wzbudzeniu, a także energooszczędnych zastosowań, takich jak czujniki optyczne, wyświetlacze lub bioobrazowanie. W związku z tym naukowcy aktywnie poszukują nowych materiałów luminescencyjnych, często nazywanych luminoforami.
W ostatnich latach fosfory oparte na kompleksach metalowych z głównej grupy pierwiastków układu okresowego zyskały znaczne zainteresowanie. Korzyścią z wykorzystania kompleksów metalowych jest możliwość dostosowania ich właściwości fotofizycznych.
Po przełomowym zastosowaniu kompleksu molekularnego Alq3 (materiału emitującego światło) w diodach LED w 1987 r. zbadano różne kompleksy glinu pod kątem ich właściwości fotofizycznych. Glin ma również tę zaletę, że występuje obficie w skorupie ziemskiej.
Niedawno naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) i Politechniki Warszawskiej, pod kierownictwem prof. Janusza Lewińskiego, we współpracy z prof. Andrew EH Wheatleyem z University of Cambridge, stworzyli nową kategorię silnie luminescencyjnych kompleksów glinoorganicznych.
Wyniki tych badań opublikowano w czasopiśmie Angewandte Chemie International Edition https://doi.org/10.1002/anie.202501985
„Zainspirowani wcześniejszymi badaniami i materiałami referencyjnymi, takimi jak Alq3, naukowcy zsyntetyzowali nową serię charakterystycznych tetramerycznych, chiralnych kompleksów metalo-centralnych alkiloaluminium [(R′-anth)AlR]4, zawierających łatwo dostępne ligandy z grupy aromatycznych aminokwasów. Te unikalne pochodne organoaluminium kwasu antranilowego wykazują wyjątkowo obiecujące właściwości optoelektroniczne” – czytamy w komunikacie prasowym IPC PAN.
Badania fotofizyczne wykazały, że antranilany na bazie aluminium wykazują wydajność kwantową fotoluminescencji zbliżoną do 100 procent w stanie stałym. Wykazano, że drobne modyfikacje ligandów znacznie zwiększają wydajność emisji, torując drogę do projektowania zaawansowanych materiałów luminescencyjnych w tej kategorii.
„Zmieniając podstawniki na atomie azotu z wodoru na grupy metylowe i fenylowe, wyprodukowaliśmy serię luminoforów wykazujących wydajność od słabej do doskonałej, osiągając punkt kulminacyjny w pochodnej [(Ph-anth)AlEt]4, która osiąga wyjątkową wydajność kwantową fotoluminescencji w fazie skondensowanej, co jest niespotykane w przypadku kompleksów glinowych” – zauważa dr Iwona Justyniak, cytowana w komunikacie prasowym.
Prezentowana praca oznacza znaczący postęp w projektowaniu nowych, dostępnych, wysoce wydajnych materiałów fluorescencyjnych. Łatwość modyfikacji szkieletu ligandu pozwala na dalsze udoskonalenia systemu w celu uzyskania lepszej stabilności chemicznej i ułatwia modulację właściwości optycznych, przybliżając nas do praktycznych zastosowań, szczególnie w technologiach takich jak OLED, ekrany wyświetlaczy i czujniki.
Badania finansowane były przez Narodowe Centrum Nauki (NCN) – Grant OPUS 19. (PAP)
Nauka w Polsce
ekr/ agt/
