Біла циркулярно поляризована люмінесценція (WCPL) має широкі перспективи застосування в твердотільному освітленні, зберіганні інформації, шифруванні та боротьбі з підробкою, оптичному зондуванні та інших областях. Останніми роками поступово збільшуються дослідження щодо реалізації білої циркулярно поляризованої фотолюмінесценції (WCPPL) і білої циркулярно поляризованої електролюмінесценції (WCPEL) шляхом доповнення спектрів кількох хіральних люмінесцентних матеріалів. Однак цей метод зазвичай стикається з такими проблемами, як самозаглиблення та труднощі з контролем співвідношення матеріалів. Стратегії WCPL з однією молекулою можуть подолати ці проблеми та спростити процес підготовки матеріалу. Однак реалізація одномолекулярної багатоемісійної WCPL все ще є величезною проблемою.
Огляд результатів
Команда Chen Chuanfeng і Lu Haiyan з Академії наук Китаю розробила та синтезувала пару енантіомерів з декількома викидами (R)-DO-PSeZ і (S)-DO-PSeZ. Шляхом інтеграції індукованого селеном конформаційного донора та хірального карбонільного акцептора в єдиний молекулярний каркас було досягнуто біле циркулярно поляризоване світіння. Цей енантіомер випромінює біле світло як у розчині, так і в плівці з координатами CIE (0,39, 0,35) і (0,33, 0,34), відповідно. Квантовий вихід фотолюмінесценції легованої плівки становить 42%, що супроводжується дзеркальним відображенням білого циркулярно поляризованого фотолюмінесцентного сигналу зі значенням ag 2,6×10-3. Крім того, цей енантіомер також продемонстрував WCPEL в органічних світловипромінюючих діодах (OLED) з координатами CIE (0,29, 0,33) і максимальною зовнішньою квантовою ефективністю (EQEmax) 3,1%. Це перший зареєстрований одномолекулярний багатоемісійний WCPL-матеріал, і це також найвища продуктивність серед OLED-дисплеїв білого світла на основі одномолекулярних органічних матеріалів із фосфоресцентними властивостями. Подальше використання бреггівського відображення двошарових холестеричних рідких кристалів, цей енантіомер досяг WCPPL і WCPEL зі значеннями g 1,85 і 1,88, відповідно, найвищими значеннями, зареєстрованими на сьогоднішній день.
Графічний і текстовий аналіз
1. Молекулярний дизайн і синтез
Дослідницька група розробила та синтезувала пару багатовипромінюючих енантіомерів (R)-DO-PSeZ та (S)-DO-PSeZ шляхом об’єднання індукованого селеном конформаційного донора та хірального карбонілового акцептора в єдиний молекулярний каркас (рис. 1а). Цей енантіомер випромінює біле світло як у розчині, так і в плівці з координатами CIE (0,39, 0,35) і (0,33, 0,34), відповідно.
Рисунок 1. a) Схематична діаграма молекулярної структури енантіомерів і стратегії ампліфікації для значень g WCPPL і WCPEL. б) Мультиемісійний механізм енантіомерів. (Джерело: Angew. Chem. Int. Ed.)
2. Фотофізичні властивості Енантіомери демонструють численні смуги випромінювання в розчині та тонких плівках, що відповідають різним конформаційним ізомерам. За допомогою теоретичних розрахунків та експериментальної перевірки дослідницька група підтвердила існування цих конформаційних ізомерів та їхні відповідні фосфоресцентні властивості.
Рисунок 2. a) Спектр поглинання (S)-DO-PSeZ у хлороформі та нормалізований спектр випромінювання (S)-DO-PSeZ у хлороформі та тонкій плівці при кімнатній температурі (довжина хвилі збудження: 350 нм). b) Перехідний спектр затухання фотолюмінесценції (S)-DO-PSeZ в плівці, легованій 5 мас.%, з піковими значеннями при 675 нм, 567 нм і 444 нм відповідно. c) CIE координати (S)-DO-PSeZ у розчині та легованій плівці. г) Монокристалічна структура DO-PSeZ-B. e) Спектр випромінювання DO-PSeZ-B при кімнатній температурі при збудженні 350 нм; вставка: фотографія ДО-ПСеЗ-Б. f) Перехідний спектр загасання фотолюмінесценції DO-PSeZ-B. g) Монокристалічна структура DO-PSeZ-Y. h) Спектр випромінювання DO-PSeZ-Y при кімнатній температурі при збудженні 350 нм; вставка: фотографія DO-PSeZ-Y. i) Перехідний спектр загасання фотолюмінесценції DO-PSeZ-Y. (Джерело: Angew. Chem. Int. Ed.)
3. Властивості циркулярно поляризованої люмінесценції. Енантіомер демонструє високий квантовий вихід фотолюмінесценції (42%) і дзеркально поляризований сигнал фотолюмінесценції (значення g 2,6 × 10⁻³) у тонкій плівці. Значення g WCPPL додатково збільшується до 1,85 завдяки бреггівському відображенню від двошарового холестеричного рідкого кристала, що є найвищим значенням, зареєстрованим на сьогодні.
Рисунок 3. a) Спектр кругового дихроїзму (CD) (R)-/(S)-DO-PSeZ у розведеному розчині толуолу при кімнатній температурі. b) Спектр циркулярно поляризованого випромінювання (CPL) (R)-/(S)-DO-PSeZ у плівці, легованій 5 мас.% PPT, при кімнатній температурі. c) Спектр CPL тришарової структури, що складається з 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFSY/RFSB) і 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFRY/RFRB) при кімнатній температурі. (Джерело: Angew. Chem. Int. Ed.)
4. Характеристики електролюмінесценції Енантіомер демонструє електролюмінесценцію білого світла з круговою поляризацією в OLED з координатами CIE (0,29, 0,33) і максимальною зовнішньою квантовою ефективністю 3,1%. Дослідницька група ще більше покращила значення WCPEL g до 1,88 завдяки бреггівському відображенню двошарового холестеричного рідкого кристала, встановивши новий рекорд для найвищого значення, зареєстрованого на сьогоднішній день.
Рисунок 4. a) Розподіл енергії білого OLED-пристрою. b) Характеристики яскравості EQE пристроїв W2 і W3. в) Спектри електролюмінесценції (ЕЛ) приладів W2 і W3. d) CIE координати пристроїв W1, W2 і W3. e) Спектри циркулярно поляризованої електролюмінесценції (CPEL) і криві залежності GEL від довжини хвилі пристроїв WR3 і WS3. f) Спектри CPEL і криві залежності gEL від довжини хвилі тришарової структури, що складається з W3-(RFSY/RFSB) і W3-(RFRY/RFRB). (Джерело: Angew. Chem. Int. Ed.)
Резюме
Команда Chen Chuanfeng і Lü Haiyan з Академії наук Китаю успішно розробила та синтезувала пару мультиемісійних енантіомерів (R)-DO-PSeZ і (S)-DO-PSeZ шляхом органічного поєднання індукованих селеном конформаційних ізомерних донорів і хіральних карбонільних акцепторів в єдину молекулярну структуру. Було виявлено, що енантіомер демонструє випромінювання білого світла як у розчині, так і в тонкій плівці, демонструючи високий квантовий вихід фотолюмінесценції та дзеркально-поляризовані сигнали випромінювання. Подальші дослідження показали, що енантіомер також демонструє електролюмінесцентні властивості білого світла з круговою поляризацією в OLED. Це дослідження забезпечує ефективну стратегію для проектування та виготовлення одномолекулярних матеріалів з кількома випромінюваннями, а також пропонує нову перспективу для розробки високоефективних WCPL.
Паперова інформація
Високоефективна біла циркулярно поляризована фотолюмінесценція та електролюмінесценція від мультиемісійних енантіомерів
Пей Чжао, Вей-Чен Го, Хай-Янь Лу та Чуан-Фен Чень
Міжнародне видання Angewandte Chemie
DOI: 10.1002/anie.202424918 Повідомлення про авторські права: цю статтю передруковано з CBG Information. Засоби масової інформації або особи, які не бажають передруковування, можуть зв’язатися з нами, і ми негайно видалимо його.
