Добавление фтора на 56% повысило свечение молекул для OLED-светодиодов

Ученые из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва), Института спектроскопии РАН (Москва) с коллегами из Бразилии синтезировали и подробно изучили свойства шести ранее не известных полифторированных комплексов β-дикетонов с ионом европия — металла из группы лантаноидов. Соединения различались длиной фторированной углеродной цепи в органической молекуле, то есть количеством атомов фтора. В каждой из трех органических молекул-лигандов, окружающих центральный ион европия, их было три, четыре, семь или тринадцать.

Чтобы оценить влияние атомов фтора на люминесценцию комплексов, авторы освещали растворы соединений очень короткими импульсами лазерного излучения и измеряли эффективность излучения и динамику переходных процессов в молекулах комплексов. Оказалось, что увеличение числа атомов фтора в молекуле приводит к значительному росту эффективности свечения. Так, комплексы, содержащие тринадцать атомов этого элемента, преобразовывали падающий на них свет в собственное излучение в два раза эффективнее, чем молекулы с тремя атомами фтора. Таким образом, авторам удалось повысить квантовый выход люминесценции до 56%, что сопоставимо с лучшими представителями данного класса материалов. Синтезированные соединения имеют хороший потенциал для использования в качестве излучателей красного свечения для различных электролюминесцентных устройств.

Экспериментальные результаты также были подтверждены комплексом расчетных методов. Квантово-химические расчеты показали, что в комплексах с большим числом атомов фтора быстрее происходит перенос энергии между металлом и органической молекулой. Это приводит к тому, что энергия, подаваемая на соединение извне, преобразуется в свечение более эффективно.

«Мы экспериментально доказали, что увеличение числа атомов фтора позволяет в два раза повысить эффективность люминесценции рассматриваемых координационных соединений европия. Полученные соединения могут быть полезны при разработке высокоэффективных светоизлучающих устройств, значительная потребность в которых существует в современной быстро развивающейся технике. В дальнейшем мы планируем расширить область исследования фторсодержащих комплексных соединений на другие ионы лантаноидов, чтобы научиться направленно создавать эффективные люминесцентные материалы с заданными свойствами», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Илья Тайдаков, доктор химических наук, руководитель лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» Отдела спектроскопии ФИАН.

Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале Dyes and Pigments.