Zidentyfikowano nową kategorię świetlistych związków aluminium. Takie związki mają obiecujące możliwości zastosowania w elektronice optycznej, w tym OLED-ach, ze względu na osiągnięcie optymalnej wydajności kwantowej. Zdjęcie: Grzegorz Krzyżewski
Nowa generacja wydajnych 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 badaniu materiałów, które emitują światło po odpowiednim wzbudzeniu, a także energooszczędnych rozwiązań opartych na nich, takich jak czujniki optyczne, wyświetlacze i bioobrazowanie. W związku z tym naukowcy intensywnie badają nowe materiały luminescencyjne, powszechnie nazywane luminoforami.
W ostatnich latach fosfory pochodzące z kompleksów metalicznych głównych grup pierwiastków w układzie okresowym przyciągnęły znaczną uwagę. Korzyść z wykorzystania kompleksów metalicznych leży w możliwości dostosowania ich właściwości fotofizycznych.
Po przełomowym zastosowaniu kompleksu molekularnego Alq3 (materiału emitującego światło) w diodach LED w 1987 r. zbadano liczne kompleksy aluminium pod kątem ich właściwości fotofizycznych. Ponadto aluminium jest szczególnie obfite w skorupie ziemskiej.
Niedawno zespół naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) i Politechniki Warszawskiej, kierowany przez prof. Janusza Lewińskiego we współpracy z prof. Andrew EH Wheatleyem z University of Cambridge, wprowadził nową klasę wysoce 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 unikalnych tetramerycznych, chiralnych kompleksów metalo-centrowanych alkiloaluminium [(R′-anth)AlR]4, wykorzystując łatwo dostępne ligandy pochodzące z grupy aromatycznych aminokwasów. Te innowacyjne pochodne organoaluminium kwasu antranilowego wykazują wyjątkowo obiecujące właściwości optoelektroniczne” – czytamy w komunikacie prasowym IPC PAN.
Analiza fotofizyczna wykazała, że antranilany na bazie aluminium wykazują wydajność kwantową fotoluminescencji zbliżoną do 100 procent w stanie stałym. Wykazano, że drobne zmiany w ligandach 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, stworzyliśmy serię luminoforów o wydajności od słabej do doskonałej, osiągając punkt kulminacyjny w postaci pochodnej [(Ph-anth)AlEt]4, która osiąga bezprecedensową maksymalną wydajność kwantową fotoluminescencji w fazie skondensowanej dla kompleksów glinowych” – komentuje dr Iwona Justyniak, opisana w komunikacie prasowym.
Badania te oznaczają znaczący postęp w formułowaniu nowych, łatwo dostępnych, wysoce skutecznych materiałów fluorescencyjnych. Łatwość modyfikacji szkieletu ligandu stwarza możliwości dalszych udoskonaleń w celu osiągnięcia większej stabilności chemicznej i umożliwia dostosowanie właściwości optycznych, co przybliża 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/
