27.10.2022 - Ural Federal University

Wissenschaftler haben Fluorophore entwickelt, die 2,4 bis 20 Mal intensiver sind als vergleichbare Stoffe

Das neue Material wird zur Verbesserung der Displays von Smartphones, Computern und Fernsehern beitragen

Wissenschaftler haben eine Reihe neuer Fluorophore, eine leuchtende chemische Verbindung, entwickelt, synthetisiert und untersucht. Dabei handelt es sich um die neuen Kugelsysteme auf Cyanopyrazinbasis. Studien haben gezeigt, dass das Vorhandensein von Cyanogruppen in der Zusammensetzung von Fluorophoren die Effizienz von organischen Leuchtdioden (OLED) deutlich erhöht. Dies bedeutet, dass sie zur Herstellung neuer Materialien verwendet werden können, um die Helligkeit von Displays in Smartphones, Computern und Fernsehern zu erhöhen. Ein Artikel, der die Forschung und ihre Ergebnisse beschreibt, wurde in der Zeitschrift Dyes and Pigments veröffentlicht.

Laut dem Leiter des Forschungsteams, dem Direktor des Postovsky-Instituts für organische Synthese der Uraler Abteilung der RAS und Mitglied des Labors für medizinische Chemie und fortgeschrittene organische Materialien an der Uraler Föderalen Universität, Egor Verbitskiy, wussten die Physiker bereits im Vorfeld, dass die Einführung von Cyanogruppen in Fluorophore zu verbesserten Eigenschaften und einer höheren Gesamteffizienz von OLEDs führen kann.

"Daher haben wir das auf Pyrazin basierende Push-Pull-System mit Cyanogruppen modifiziert und untersucht, wie sich dies auf die photophysikalischen Eigenschaften der Fluorophore und die Leistung der darauf basierenden OLEDs auswirkt. Das Phänomen der TADF trat aufgrund der Strukturbesonderheiten der Ausgangssubstanz nicht auf, obwohl die Voraussetzungen dafür gegeben sind. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Einführung einer Cyanogruppe die intermolekularen Wechselwirkungen verstärkt, so dass nicht einzelne Moleküle, sondern Molekülkomplexe zu fluoreszieren beginnen. Infolgedessen erhöhte sich die Lumineszenzintensität um das 2,4- bis 20-fache und die Helligkeit des emittierten Lichts um das bis zu 75-fache. Solche Ergebnisse wurden von mehreren Prototypen gezeigt, die von unseren Kollegen und Mitautoren von der Staatlichen Universität Tomsk hergestellt wurden. Wichtig ist auch, dass wir in unserer Forschung preiswerte und leicht zugängliche Verbindungen verwendet haben", sagt Egor Verbitskiy.

In früheren Forschungsarbeiten haben die Chemiker gezeigt, dass eine der vielversprechendsten Verbindungen als Akzeptor (der Elektronen anzieht) in Push-Pull-Systemen der Pyrazinring (ein anderer Name ist 1,4-Diazin) ist, eine Verbindung aus Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff, die eine bedeutende elektronenaufnehmende Wirkung hat.

Eine Untersuchung der Eigenschaften einer breiten Palette von Push-Pull-Systemen auf 1,4-Diazin-Basis ergab, dass die Hinzufügung eines Benzolrings zum Pyrazin-Zyklus die Effizienz und Helligkeit der hergestellten OLEDs verbessern kann. Gleichzeitig neigen einige der OLEDs dazu, eine thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz (TADF) zu zeigen. Dies zeigt sich in der Verlängerung der Fluoreszenzlebensdauer.

Es sei darauf hingewiesen, dass Wissenschaftler des Postovsky-Instituts für organische Synthese der Uraler Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften, der Uraler Föderalen Universität (UrFU, Jekaterinburg) und der Staatlichen Universität Tomsk an der Entwicklung neuer Fluorophore arbeiten.

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