Уральские ученые разработали, синтезировали и исследовали серию новых флуорофоров — светящегося химического соединения. Это новые пуш-пульные системы на базе цианопиразина. Исследования показали, что наличие в составе флуорофоров вещества цианогруппы значительно повышает эффективность органических светоизлучающих диодов (organic light emitting diode, OLED). Это означает, что на их основе можно создать новые материалы для усиления яркости дисплеев смартфонов, компьютеров и телевизоров. Статья с описанием исследований и их результатов опубликована в журнале Dyes and Pigments.
Один из собранных органических светодиодов на основе пуш-пульных систем, содержащих цианопиразиновый фрагмент. Фото: Руслан Гадиров / ТГУ
По словам руководителя исследовательской группы, директора ИОС УрО РАН, сотрудника лаборатории медицинской химии и перспективных органических материалов УрФУ Егора Вербицкого, из литературы известно, что введение в флуорофоры цианогруппы приводит к улучшению свойств и повышению общей эффективности OLED.
«Поэтому мы модифицировали цианогруппой пуш-пульную систему на основе пиразина и изучили, как это повлияло на фотофизические свойства флуорофоров и производительность OLED на ее основе. Явление TADF в связи с особенностями структуры исходного вещества не возникло, хотя предпосылки к этому есть. Однако оказалось, что введение цианогруппы усиливает межмолекулярные взаимодействия, в результате начинают флуоресцировать не отдельные молекулы, а комплексы молекул. Как следствие, увеличение интенсивности свечения составило от 2,4 до 20 раз, а яркости испускаемого света — до 75 раз. Такие результаты показали несколько прототипов устройств, изготовленных нашими коллегами и соавторами из Томского государственного университета. Важно и то, что в исследованиях мы использовали недорогие и доступные соединения», — сообщает Егор Вербицкий.
В предыдущей исследовательской работе химики продемонстрировали, что одним из наиболее перспективных соединений в качестве акцепторной (притягивающей электроны) части в пуш-пульных системах является пиразиновое кольцо (другое название — 1,4-диазин) — соединение азота, водорода и углерода, обладающее значительным электроноакцепторным эффектом.
В результате изучения свойств широкого ряда пуш-пульных систем на основе 1,4-диазина выяснилось, что добавление к пиразиновому циклу бензольного кольца может способствовать повышению эффективности и увеличению яркости создаваемых OLED. При этом некоторые из OLED проявляют тенденцию к появлению термически активированной отложенной флуоресценции (thermally activated delayed fluorescence, TADF). Об этом свидетельствует увеличение времени жизни флуоресценции.
Отметим, над созданием новых флуорофоров работают ученые Института органического синтеза им. И.Я. Постовского УрО РАН, Уральского федерального (УрФУ, Екатеринбург) и Томского государственного университетов. Исследования поддержало Министерство науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Государственного задания (проект №АААА-А19-1190117900132-7).
Информация и фото предоставлены пресс-службой Уральского федерального университета
