NUS-chemici hebben ontwerprichtlijnen ontwikkeld voor een soort materiaalplatform dat het lichtuitzendvermogen van organische moleculen voor verlichtings- en displaytoepassingen kan activeren en aanpassen.

Het vermogen van materialen om licht uit te zenden in vaste toestand (fluorescentie in vaste toestand) is een fundamentele eigenschap die veel potentiële toepassingen heeft, zoals in verlichting en displays. Er is een toenemende vraag naar hoogwaardige organische moleculen voor gebruik in flexibele displays en verlichting gemaakt van OLED-technologie (Organic Light Emitting Diode). OLED-schermen zijn dunner en flexibeler in vergelijking met conventionele liquid crystal displays (LCD's). Echter, de meeste organische moleculen zijn niet in staat om licht efficiënt uit te stralen in hun vaste toestand.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof Loh Kian Ping van de afdeling Chemie, NUS heeft ontwerprichtlijnen ontwikkeld voor tweedimensionale (2-D) covalente organische raamwerken (COF's) die effectief kunnen worden gebruikt om de fluorescentie in vaste toestand mogelijk te maken en aan te passen. COF's zijn kristallijne polymeren gevormd uit organische moleculaire bouwstenen die sterk verbonden zijn door covalente bindingen. Deze organische moleculaire bouwstenen zijn meestal niet-emissief. Het onderzoeksteam heeft aangetoond dat de kleur van de lichtemissie van de COF kan veranderen van blauw naar groen naar geel. Zelfs emissie van wit licht is mogelijk. Vergeleken met fluorescerende kleine organische moleculen, dit type materiaalplatform kan zorgen voor een grotere lichtemissie en een breder kleurenbereik en kan mogelijk worden toegepast in sensing, verlichting en display toepassingen.

De fotoluminescentie van gelaagde organische materialen wordt meestal gedoofd. Dit komt door de π-π-stapeling of bindingsrotatie die niet-emitterende dissipatie van foto-excitatie-energie veroorzaakt. Dit type COF-platform lost het probleem op door de rotatie van de intramoleculaire binding te beperken via intra- en tussenlaagse waterstofbinding tussen de gestapelde COF-lagen.

meneer Li Xing, een doctoraat student die aan dit project werkt, zei, "Het COF-platform biedt flexibiliteit in het structurele ontwerp en de wijziging van het materiaal. Door de zijketenfunctionaliteit en linker voor het COF-platform aan te passen, de lichtuitstralende eigenschappen van het materiaal kunnen worden aangepast aan verschillende toepassingen."

"Zeer emissieve moleculaire eenheden kunnen in dit systeem worden opgenomen om de emissie-efficiëntie verder te verbeteren, " voegde prof. Loh toe.