Een chemicus van de RUDN University heeft fluorescerende verbindingen gesynthetiseerd met "draaimolen"-moleculen die kunnen worden gebruikt om economische displays te maken met organische LED's (OLED's). De kern van deze moleculen is een driehoek van zilver- of koperatomen, en organische elementen zijn eraan gebonden door fosforatomen die eromheen draaien. Deze moleculaire geometrie kan onderzoekers in staat stellen efficiëntere OLED-schermen te maken. Het artikel is gepubliceerd in Anorganische scheikunde .

Beeldschermen met OLED's verschillen van andere moderne soorten beeldschermen zoals plasma- en lcd-beeldschermen. OLED's hebben een hogere helderheid, contrast en een lager stroomverbruik. Echter, ze zijn duurder, en de grondstof voor hun productie - geleidende polymeren - is giftig, problemen veroorzaken bij de productie en de verwijdering.

Om de kosten van OLED-schermen te verlagen en giftige grondstoffen te vervangen, het is mogelijk om fluorescerende complexe verbindingen te gebruiken - moleculen met kleine organische fragmenten die het centrale ion van het metaal omringen in plaats van polymeren. Maar tot op heden er zijn geen complexen die een duidelijk voordeel in helderheid en efficiëntie vertonen ten opzichte van polymeren. Voldoende effectieve verbindingen op basis van iridium of platina zijn duur, en goedkopere complexen met overgangsmetaalionen zijn niet effectief.

RUDN University-chemicus Alexander Smol'yakov heeft nu verbindingen ontdekt om OLED-schermen veel helderder en zuiniger te maken dan die van polymeer. De centra van deze complexen zijn niet platina of iridium, maar goedkoper koper en zilver, die ook effectiever en minder toxisch bleek te zijn in vergelijking met polymeren.

Smol'yakov synthetiseerde een molecuul met in het midden drie ionen van eenwaardig koper of zilver. Om deze structuur te versterken, hij stabiliseerde het met behulp van derivaten van pyrazool - aromatische moleculen met twee stikstofatomen in de cyclus. Hij gebruikte organofosformoleculen als liganden - elektronendonoren die ionen omringen. In dit geval, de ionen van eenwaardig koper en zilver vormen een kern met drie centra in de vorm van een driehoek, en liganden verbinden zich met de kern via fosforatomen en blijven behoorlijk mobiel.

Op kamertemperatuur, de energie van thermische trillingen is voldoende om de binding te verbreken
korte tijd tussen fosfor en metaal. Echter, er zijn twee fosforatomen in een molecuul, en er zijn drie metaalatomen. Dus een van de metaalatomen is altijd zonder paar, en als er maar één fosfor is, het metaalatoom trekt het onmiddellijk aan - dat wil zeggen, het ligand "springt" naar het naburige ion in de kern met drie centra en vormt een binding die kan worden verbroken via thermische fluctuaties.

Het molecuul verandert zo in een soort moleculaire "draaimolen". Deze configuratie maakt stabiele complexen met kernen van zilverionen, en complexen met kernen van eenwaardig koper - de verbindingen vervallen niet onmiddellijk na synthese, zoals veel andere constructies van dit type.

Chemici hebben ontdekt dat zo'n "draaimolen"-structuur van complexe verbindingen leidt tot het ontstaan ​​van twee energietoestanden, de overgang waartussen kan leiden tot luminescentie. In het geval van koper, deze structuur heeft een significante kwantumopbrengst - dat wil zeggen, de verhouding van het aantal geabsorbeerde en uitgezonden fotonen is 41 procent.

Dus, onderzoekers zijn er voor het eerst in geslaagd om een ​​voldoende hoge kwantumopbrengst op systemen aan te tonen, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor nieuwe OLED-schermen. Het onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met wetenschappers van INEOS RAS en de Staatsuniversiteit van Sint-Petersburg.