Prototypowe diody OLED z wykorzystaniem kompleksów europu

fot. Grzegorz Krzyżewski, IChF PAN

Na całym świecie wciąż trwają poszukiwania lepszych materiałów świecących do produkcji diod OLED. Dwa nowe związki z kompleksami europu, opracowane w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie, mają w swojej klasie rekordowo wysoką wydajność świecenia w czerwieni, a ich własności pozwalają na szybką i tanią produkcję cienkich warstw oledowych.

W Instytucie Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie powstały dwa nowe materiały o rekordowo wysokiej wydajności świecenia. Związki skonstruowano stosując fosfinotlenki (utlenione związki organiczne zawierające wiązanie fosfor-węgiel) jako dodatkowe ligandy w kompleksach z jonem europu. Współpracująca z IChF PAN grupa naukowców z University of St. Andrews w Szkocji wykorzystała opracowane substancje do zbudowania prototypowych diod OLED, generujących bliskie monochromatycznemu światło o barwie czerwonej.

 – Oba związki, starannie przez nas zaprojektowane, mają w swojej klasie rekordową wydajność świecenia. Znamy co prawda czerwone emitery o nieco większej wydajności, z irydem, ale to zupełnie inny typ materiałów – zauważa prof. dr hab. Marek Pietraszkiewicz z IChF PAN.

Światło emitowane przez kompleksy europu z fosfinotlenkami ma barwę czerwoną o dobrze określonej długości fali, wynoszącej ok. 612 nanometrów (miliardowych części metra). Kwantowa wydajność świecenia tych związków sięga 90%.

 – Wąski zakres długości emitowanych fal i rekordowa wydajność to konsekwencją naszego podejścia do projektowania cząsteczek. Przyłączaliśmy do kompleksów europu rozbudowane fosfinotlenki o dużej sztywności. W efekcie energia dostarczana cząsteczce nie jest rozpraszana na niepotrzebne drgania czy obroty. Zamiast emisji ciepła do otoczenia, mamy większą wydajność i praktycznie monochromatyczne światło – wyjaśnia Michał Maciejczyk, doktorant Międzynarodowego Studium Doktoranckiego prowadzonego przez IChF PAN.

Ważną zaletą materiałów świecących, opracowanych i wyprodukowanych w IChF PAN, jest ich stabilność – nie ulegają degradacji pod wpływem tlenu czy światła. Nie mniej istotna jest możliwość wytwarzania warstw tych materiałów z roztworów. Dotychczasowe technologie produkcji warstw oledowych wymagały zazwyczaj użycia wysokiej próżni. Technika ta jest bardzo droga, kłopotliwa i nie wszędzie dostępna, wymusza także podgrzanie materiału do 200-300 stopni Celsjusza, co nie wszystkie związki dobrze tolerują. Problemy znikają, gdy warstwy można nanosić bezpośrednio z roztworu – a jest możliwe w przypadku fosfinotlenków z kompleksami europu.

Potencjalnym miejscem na zastosowania nowych materiałów mogą być nie tylko wyświetlacze OLED-owe czy elementy oświetlenia, takie jak tylne lampy pojazdów mechanicznych, ale także elastyczne plastry medyczne na skórę do zastosowań w terapiach antynowotworowych. Ponieważ znajdujące się w plastrach związki z kompleksami europu wytwarzałyby światło o dokładnie znanej długości fali, mogłoby ono lokalnie aktywować odpowiednio dobrane substancje czynne, wcześniej wprowadzone innymi metodami do chorych komórek skóry pacjenta. W trakcie terapii plaster wymagałby jedynie niewielkiego zasilania bateryjnego. Mobilność chorego byłaby ograniczona w minimalnym stopniu, a hospitalizacja przestałaby być potrzebna.

Badania w IChF PAN nad materiałami świecącymi z kompleksami europu zrealizowano ze środków Narodowego Centrum Nauki.

Źródło: IChF PAN