Luminiscența albă polarizată circular (WCPL) are perspective largi de aplicare în iluminatul cu stare solidă, stocarea informațiilor, criptarea și anti-contrafacere, detectarea optică și alte domenii. În ultimii ani, cercetările privind realizarea fotoluminiscenței albe polarizate circular (WCPPL) și electroluminiscenței albe polarizate circular (WCPEL) prin completarea spectrelor mai multor materiale luminiscente chirale au crescut treptat. Cu toate acestea, această metodă se confruntă de obicei cu probleme precum auto-absorbția și dificultăți în controlul raportului de material. Strategiile WCPL cu o singură moleculă pot depăși aceste probleme și pot simplifica procesul de pregătire a materialului. Cu toate acestea, realizarea WCPL cu emisii multiple cu o moleculă este încă o provocare uriașă.
Prezentare generală a rezultatelor
Echipa formată din Chen Chuanfeng și Lu Haiyan de la Academia Chineză de Științe a proiectat și sintetizat o pereche de enantiomeri cu emisii multiple (R)-DO-PSeZ și (S)-DO-PSeZ. Prin integrarea donorului conformațional indus de seleniu și a acceptorului carbonil chiral într-un singur cadru molecular, s-a obținut luminiscența albă polarizată circular. Acest enantiomer prezintă emisie de lumină albă atât în soluție, cât și în film, cu coordonatele CIE de (0,39, 0,35) și respectiv (0,33, 0,34). Randamentul cuantic de fotoluminiscență al filmului dopat este de până la 42%, însoțit de un semnal de fotoluminescență alb polarizat circular cu o imagine în oglindă, cu o valoare ag de 2,6×10-3. În plus, acest enantiomer a arătat, de asemenea, WCPEL în diode organice emițătoare de lumină (OLED) cu coordonate CIE de (0,29, 0,33) și o eficiență cuantică externă maximă (EQEmax) de 3,1%. Acesta este primul material WCPL cu emisii multiple cu o singură moleculă raportat și este, de asemenea, cea mai înaltă performanță dintre OLED-urile cu lumină albă bazate pe materiale organice cu o singură moleculă cu proprietăți fosforescente. Exploatând în continuare reflexia Bragg a cristalelor lichide colesterice cu două straturi, acest enantiomer a atins WCPPL și WCPEL cu valori g de 1,85 și, respectiv, 1,88, cele mai mari valori raportate până în prezent.
Analiză grafică și text
1. Proiectarea și sinteza moleculară
Echipa de cercetare a proiectat și sintetizat o pereche de enantiomeri multi-emițători (R)-DO-PSeZ și (S)-DO-PSeZ prin integrarea unui donator conformațional indus de seleniu și a unui acceptor carbonil chiral într-un singur cadru molecular (Figura 1a). Acest enantiomer prezintă emisie de lumină albă atât în soluție, cât și în film, cu coordonatele CIE de (0,39, 0,35) și respectiv (0,33, 0,34).
Figura 1. a) Diagrama schematică a structurii moleculare a enantiomerilor și strategiile de amplificare pentru valorile g ale WCPPL și WCPEL. b) Mecanism de multi-emisie al enantiomerilor. (Sursa: Angew. Ed. Int. Chim.)
2. Proprietăți fotofizice Enantiomerii prezintă mai multe benzi de emisie în soluție și pelicule subțiri, corespunzătoare unor izomeri conformaționali diferiți. Prin calcule teoretice și verificări experimentale, echipa de cercetare a confirmat existența acestor izomeri conformaționali și proprietățile lor fosforescente corespunzătoare.
Figura 2. a) Spectrul de absorbție al (S)-DO-PSeZ în cloroform și spectre de emisie normalizate ale (S)-DO-PSeZ în cloroform și film subțire la temperatura camerei (lungime de undă de excitare: 350 nm). b) Spectrul de dezintegrare a fotoluminiscenței tranzitorii al (S)-DO-PSeZ într-un film dopat cu 5% în greutate, cu valori de vârf la 675 nm, 567 nm și, respectiv, 444 nm. c) Coordonatele CIE ale (S)-DO-PSeZ în soluție și film dopat. d) Structura monocristalină a DO-PSeZ-B. e) Spectrul de emisie al DO-PSeZ-B la temperatura camerei sub excitație de 350 nm; insert: fotografia lui DO-PSeZ-B. f) Spectrul de dezintegrare a fotoluminiscenței tranzitorii al DO-PSeZ-B. g) Structura monocristalină a DO-PSeZ-Y. h) Spectrul de emisie al DO-PSeZ-Y la temperatura camerei sub excitație de 350 nm; insert: fotografia lui DO-PSeZ-Y. i) Spectrul tranzitoriu de dezintegrare a fotoluminiscenței DO-PSeZ-Y. (Sursa: Angew. Ed. Int. Chim.)
3. Proprietăți de luminiscență polarizată circular Enantiomerul prezintă un randament cuantic de fotoluminiscență ridicat (42%) și un semnal de fotoluminescență polarizat în oglindă (valoarea g 2,6 × 10⁻³) în filmul subțire. Valoarea g a WCPPL este crescută în continuare la 1,85 prin reflexia Bragg din cristalul lichid colesteric cu două straturi, cea mai mare valoare raportată până în prezent.
Figura 3. a) Spectrul de dicroism circular (CD) al (R)-/(S)-DO-PSeZ în soluție diluată de toluen la temperatura camerei. b) Spectrul de emisie polarizat circular (CPL) al (R)-/(S)-DO-PSeZ într-un film dopat cu PPT 5% în greutate la temperatura camerei. c) Spectrul CPL al unei structuri tristrat compus din 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFSY/RFSB) și 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFRY/RFRB) la temperatura camerei. (Sursa: Angew. Ed. Int. Chim.)
4. Performanța electroluminiscenței Enantiomerul prezintă electroluminiscență polarizată circular cu lumină albă în OLED-uri cu coordonate CIE de (0,29, 0,33) și o eficiență cuantică externă maximă de 3,1%. Echipa de cercetare a îmbunătățit și mai mult valoarea WCPEL g la 1,88 prin reflectarea Bragg a cristalului lichid colesteric dublu strat, stabilind un nou record pentru cea mai mare valoare raportată până în prezent.
Figura 4. a) Distribuția energiei dispozitivului OLED alb. b) Caracteristicile EQE-luminanță ale dispozitivelor W2 și W3. c) Spectrele de electroluminiscență (EL) ale dispozitivelor W2 și W3. d) Coordonatele CIE ale dispozitivelor W1, W2 și W3. e) Spectrele electroluminiscenței polarizate circular (CPEL) și curbele gEL față de lungimea de undă ale dispozitivelor WR3 și WS3. f) Spectrele CPEL și curbele gEL față de lungimea de undă ale structurii cu trei straturi compuse din W3-(RFSY/RFSB) și W3-(RFRY/RFRB). (Sursa: Angew. Ed. Int. Chim.)
Rezumat
Echipa formată din Chen Chuanfeng și Lü Haiyan de la Academia Chineză de Științe a proiectat și sintetizat cu succes o pereche de enantiomeri cu emisii multiple (R)-DO-PSeZ și (S)-DO-PSeZ, combinând organic donatori de izomeri conformaționali induși de seleniu și acceptori carbonil chirali într-un singur cadru molecular. S-a descoperit că enantiomerul prezintă emisie de lumină albă atât în soluție, cât și în peliculă subțire, prezentând un randament cuantic de fotoluminiscență ridicat și semnale de emisie polarizate în oglindă. Cercetările ulterioare au arătat că enantiomerul prezintă, de asemenea, proprietăți de electroluminiscență polarizată circular cu lumină albă în OLED-uri. Această cercetare oferă o strategie eficientă pentru proiectarea și construcția materialelor cu o singură moleculă cu emisii multiple și oferă, de asemenea, o nouă perspectivă pentru dezvoltarea WCPL de înaltă performanță.
Informații pe hârtie
Fotoluminiscență albă polarizată circulară de înaltă performanță și electroluminiscență din enantiomeri cu emisii multiple
Pei Zhao, Wei-Chen Guo, Hai-Yan Lu și Chuan-Feng Chen
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202424918 Notă privind drepturile de autor: Acest articol este retipărit din Informații CBG. Mass-media sau persoanele care nu doresc să fie retipărite ne pot contacta și îl vom șterge imediat.
