Odkryto nową kategorię luminescencyjnych 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
Naukowcy z IChF PAN i Politechniki Warszawskiej pod kierunkiem prof. Janusza Lewińskiego opracowali nową klasę wydajnych materiałów emitujących światło. Wyjątkowe cechy tych materiałów sprawiają, że są one mocnymi kandydatami do zastosowań w rzeczywistych urządzeniach optoelektronicznych.
Rosnące zapotrzebowanie na sztuczne światło przyspieszyło badania nad materiałami, które emitują światło po odpowiednim wzbudzeniu, a także energooszczędnymi rozwiązaniami wykorzystującymi takie materiały, w tym czujniki optyczne, wyświetlacze i technologie bioobrazowania. W związku z tym naukowcy aktywnie badają nowe materiały luminescencyjne, powszechnie nazywane luminoforami.
Ostatnio fosfory pochodzące z kompleksów metalicznych głównych grup pierwiastków w układzie okresowym zyskały duże zainteresowanie. Korzyść z wykorzystania kompleksów metalicznych leży w możliwości dostosowania ich fotofizycznych atrybutów.
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 łatwo dostępne w skorupie ziemskiej.
Niedawna współpraca naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) i Politechniki Warszawskiej, pod przewodnictwem prof. Janusza Lewińskiego oraz prof. Andrew EH Wheatleya z University of Cambridge, zaowocowała stworzeniem nowej klasy wysoce luminescencyjnych kompleksów glinoorganicznych.
Wyniki tych badań zostały opublikowane w czasopiśmie Angewandte Chemie International Edition https://doi.org/10.1002/anie.202501985
„Naukowcy, opierając się na wcześniejszych badaniach i materiałach referencyjnych, takich jak Alq3, zsyntetyzowali nową serię odrębnych tetramerycznych, chiralnych kompleksów metalo-centralnych alkiloaluminium [(R′-anth)AlR]4, zawierających dostępne ligandy pochodzące z grupy aromatycznych aminokwasów. Te innowacyjne pochodne organoaluminium kwasu antranilowego wykazują wyjątkowo obiecujące właściwości optoelektroniczne”, jak podano w komunikacie prasowym IPC PAN.
Badania fotofizyczne ujawniają, że antranilany na bazie aluminium wykazują wydajność kwantową fotoluminescencji zbliżającą się do 100 procent w stanie stałym. Niewielkie modyfikacje ligandów udowodniły, że znacząco zwiększają wydajność emisji, torując drogę do rozwoju zaawansowanych materiałów luminescencyjnych w tej kategorii.
„Zmieniając podstawniki na atomie azotu z wodoru na grupy metylowe i fenylowe, stworzyliśmy serię luminoforów, których wydajność waha się od słabej do doskonałej, co zaowocowało pochodną [(Ph-anth)AlEt]4, która osiąga bezprecedensową maksymalną wydajność kwantową fotoluminescencji w fazie skondensowanej dla kompleksów glinowych” – zauważa dr Iwona Justyniak, cytowana w komunikacie prasowym.
Badania te oznaczają znaczący postęp w tworzeniu nowych, łatwo dostępnych, wysoce wydajnych materiałów fluorescencyjnych. Łatwość modyfikacji szkieletu ligandu pozwala na dalsze udoskonalenia systemu w celu uzyskania lepszej stabilności chemicznej i umożliwia dostrojenie właściwości optycznych, co przybliża praktyczne zastosowania, szczególnie w technologiach takich jak OLED, ekrany wyświetlaczy i czujniki.
Badania finansowane były ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN) – grant OPUS 19. (PAP)
Nauka w Polsce
ekr/ agt/
