News image News image News image News image News image News image News image News image


Радуга света
Новости и технологии - Наноматериалы

радуга света

Органический светодиод – ОСИД – это сэндвич толщиной около 100 нм, где при приложении электрического тока происходит инжекция в эмиссионный слой носителей заряда, их рекомбинация и излучение света (РИС. 1). При этом внешняя – наблюдаемая – квантовая эффективность работы устройства (ФEL) зависит не только от эффективности фотолюминесценции эмиттера (ФPL), но и от эффективности рекомбинации электрона и дырки (nr), а также эффективности выхода света из устройства (ne), которая обычно составляет 0.2: ФEL=ФPLnrne.

Сегодня удается достичь эффективности рекомбинации 1.0, но насколько высокой может быть эффективность фотолюминесценции? Теоретический предел этой величины, в первую очередь, зависит от механизма люминесценции эмиттера. По механизму люминесцирующие материалы делятся на флуоресцирующие, люминесценция в которых происходит с синглетного уровня, и фосфоресцирующие, которые люминесцируют за счет триплетного уровня (РИС. 2, а). Поскольку на синглетный уровень может попасть только 25% возбуждения, флуоресцирующие материалы имеют предел ФPL=25%. Фосфоресцирующие же материалы могут достигать квантового выхода 75%, а в случае возможности внутримолекулярного переноса синглет-триплет (ISC) – даже 100%.

Реально же эффективность люминесценции таких соединений определяется соотношением коэффициентов излучательной и безызлучательной дезактивации: ФPL=kr/(kr+knr(РИС. 2, б). Но, несмотря на то, что для достижения высокого ФPL должно быть kr>>knr, на практике knr оказывается на 3 порядка меньше. Один из способов повышения kr – это спин-орбитальное связывание, которое, в свою очередь, усиливается при введении в структуру тяжелых атомов, таких как рутений и золото. Однако для увеличения эффектиности мало просто ввести металл в комплекс – его орбитали должны участвовать в люминесценции. Например, комплекс золота, приведенный на РИС. 3, имеет квантовый выход люминесценции ФPL=0.022 - меньший, чем у часто используемого Ru(bpy)32+(ФPL=0.062), вклад орбиталей металла в котором существенно больше.

Квантовый выход люминесценции в комплексе иридия Ir(ppy)3 достигает 97%, что определяется большим вкладом металла в НОМО (РИС. 4). После синтеза этого соединения число публикаций на тему ОСИД на его основе росло экспоненциально. Но одного зеленого цвета мало. Как же можно изменить длину волны люминесценции? Изменяя расстояние между НОМО и LUMO, то есть:

В случае, когда DE1/2<3LC (триплетный уровень лиганда) (РИС. 5, а), люминесценция определяется именно уровнем 3MLCT (триплетный уровень металл-лиганд). Так, введение в ppz2Ir(N^N)+электрон-акцепторных фторижных групп понижает энергию НОМО и смещает люминесценцию в синюю область. Наоборот, электрон-донорные группы повышают НОМО и приводят к оранжевой люминесценции. Замена лиганда bpi на biquin, наоборот, понижает LUMO – и мы имеем красную люминесценцию.

Если же, наоборот, DE1/2>3LC (РИС. 5, б), люминесценция будет орпределяться разницей 3MLCT-LC. Эту энергию можно изменять, заменяя сам C^N лиганд. Среди соединений, полученных таким образом, уже найдено множество внутренним выходом 100%, а эффективность устройства на их основе достигает 20% - на данный момент теоретического предела!

Остается вопрос синей люминесценции. Длина волны 460 нм для Ir(4,6-F2ppy)3 или 468 для (tpy)IrIr(P^P) все еще велика. Для того, чтобы сместиться еще более влево, можно:

Но можно выбрать и другой путь – изменить ключевой гетероцикл. Например, комплекс Ir(ppz)3 при 77 К обладает люминесценцией с максимумом около 400 нм! (РИС. 7) Но вот беда: при комнатной температуре люминесценция отсутствует совсем! Причина этого в том, что при повышении температуры происходит гашение люминесценции. Это вызвано наличием дополнительного уровня энергии, переход на который возможен только при температуре, когда kT~DE, и релаксация с которого безызлучательна. Чтобы этого избежать, можно (РИС. 8):

Чтобы пойти по первому пути, достаточно снова начать вводить электрон-акцепторные группы, однако это приведет к смещению длины волны излучения в низкоэнергетическую область, то есть люминесценция перестанет быть синей. Однако оказывается, что, как и во многих других химических процессах, переход на уровень-гаситель происходит через энергетический барьер (РИС. 9). Таким образом, достаточно повысить необходимую энергию активации. И действительно, квантовый выход люминесценции непосредственно зависит от разницы между уровнем Т1 и ЕА(РИС. 10).

Иногда оказывается проще поднять уровень-гаситель, и для этого нужно отказаться от лигандов (C^N), перейдя к лигандам (С^С): прочная связь С-М приведет к повышению триплетного уровня-гасителя3LF, а кроме того повысит энергию триплетного уровня, приведя к смещению люминесценции в синюю область.

Такой переход уже был осуществлен, и результатом стал комплекс Ir(pmb)3 (РИС. 11), обладающий интенсивной люминесценцией даже при комнатной температуре с максимумом около 400 нм. Его квантовый выход – 37% – оставляет простор для дальнейшей работы, но первый шаг уже сделан.

Статья основана на лекции, прочитанной проф. П. Джуровичем на летней школе по органичесой оптоэлектронике в г. Крутине, Польша, в 2010 году.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Навигация и управление

News image

Компания Crossbow, специализирующаяся на разработке различных электронных устройств, выпустила систему навигации NAV420, которая позволяет управлять во...

Молекулярные линии на кремнии

News image

СТМ-изображение линий ацетофенона на поверхности кремния. Права на изображение принадлежат ACS. Миниатюризация компонентов микропроцессоров достигается двумя различными ме...

Один из способов разбогатеть Добыча редк

News image

Ушли в прошлое времена золотой лихорадки, с легкой добычей, в виде крупных самородков, давно иссяк Кл...

Аэрояхта - новый вид воздушного транспор

News image

Этот летательный аппарат развивает скорость до 200 км/час, может сесть на любое подходящее поле, взлетной по...

Химики решили кормить автомобили водород

News image

Учёные наметили ещё один вариант обеспечения автомобилей энергией, который благоприятен с экологической точки зрения и ко...

Физики создали новую форму углерода

News image

В графите каждый слой повернут относительно нижележащего на 60 градусов (на иллюстрации). В МЭГ этот угол равен 30...

Новые исследования подтвердили токсичнос

News image

Инженерные нанотехнологии всё чаще становятся частью нашей повседневной жизни в форме косметики, упаковки продуктов питания, си...

История нанотехнологий

News image

Учёным и технологам давно известно, что весьма мелкие частицы различных веществ обладают свойствами не адэкватными св...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Нанотрубки научились получать в промышленных масштабах

Углеродные нанотрубки, основу для сверхпрочных материалов, можно будет получать в промышленных масштабах: благодаря изобретению американских химиков их стоимость заметно снизится. Нанотрубка – ...

ИЗОБРЕТЕН ОПТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП С ЗОЛОТЫМ ПЕРОМ

Немецкие и швейцарские физики придумали оптический микроскоп с золотым пером , который сможет конкурировать с громоз...

. С ноутбуком без подзарядки

Специалисты Стэнфордского университета (Stanford University), США, под руководством профессора И Куи (Yi Cui) нашли новый способ создания кремниевых анодов литий-ионных ба...

Новый метод создания электродов для измерения свойств н

Ученые, изучающие физические явления на наноуровне, хорошо знают, что «припаять» контакты к единичной органической молекуле зачастую намного сложнее, чем синтезировать са...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.