Moleküler dönüşüm, organik ışığı 1000 nanometreye yakın bir oranda aydınlatıyor

Yaklaşık 1000 nanometre yayan yakın kızılötesi organik ışık yayan diyotlar (OLED’ler), biyomedikal ve güvenlik teknolojilerini destekleyebilir. Ancak organik ışığı bu daha uzun dalga boylarına itmek genellikle verimlilikte büyük bir düşüşe neden olur. Enerji aralığı küçüldükçe, moleküler titreşimler uyarılmış hal enerjisini ışık yerine ısıya daha kolay dönüştürür.

Ulusal Tayvan Üniversitesi, Ulusal Yang Ming Chiao Tung Üniversitesi, Ulusal Tayvan Okyanus Üniversitesi ve Academia Sinica’dan araştırmacılar, C şeklindeki organik boyaların çekirdeğini yeniden tasarlayarak bu sorunu çözdüler. Benzen merkezli bir çerçeveyi, elektron açısından daha zengin kükürt ve selenyum içeren çekirdeklerle değiştirdiler. Daha güçlü elektron açısından zengin karakter, emisyonu 1000 nanometreye kaydırarak molekül içi yük transferini desteklerken, sert C şeklindeki yapı moleküler gevşemeyi sınırlar ve ışınımsız enerji kaybını azaltır. Çalışma şurada yayınlandı: Gelişmiş Malzemeler.

Yeni boyalar arasında CT-F, 970 nm’de %14,3’lük katı hal fotolüminesans kuantum verimine ulaştı. Selenyum içeren CT-Se ve CT-2Se, emisyonu yakın kızılötesine doğru itti. Daha da önemlisi, CT-Se en dengeli elektron ve delik taşınımını gösterdi. Bu, CT-F’nin doğası gereği daha parlak floresan malzeme olmasına rağmen, yüklerin bir OLED’de daha etkili bir şekilde yeniden birleşmesine izin verdi.

Araştırmacılar daha sonra hiperfloresan bir cihaz tasarımı kullandılar. Oldukça emisyonlu döteryumlanmış platin kompleksi, enerji duyarlılaştırıcı görevi görürken, C şeklindeki boya, transfer baskıyla ayrı bir katman olarak eklendi. Bu, duyarlılaştırıcının olumlu moleküler paketlemesini korudu ve yakın kızılötesi yayıcıya enerji aktarımını mümkün kıldı. CT-Se cihazı, tam olarak 1.000 nm’de maksimum emisyonla %3,07 harici kuantum verimliliğine ulaştı.

Artık hassaslaştırıcı emisyonunu azaltmak için ekip, enerji aktarım rölesi olarak az miktarda konjuge polimer PM6 ekledi. Optimize edilmiş cihaz, 995 nm’de %3,56 harici kuantum verimliliğine ulaştı; yazarlar bunu, metal içermeyen organik yayıcılar arasında 1000 nm civarında zirve yapan bir rekor olarak rapor ediyor. Sonuç, verimli derin yakın kızılötesi OLED’lerin herhangi bir özelliği tek başına optimize etmekten ziyade moleküler tasarımı, yük aktarımını ve arayüzey enerji transferini koordine etmeye bağlı olduğunu gösteriyor.

Ulusal Tayvan Üniversitesi’nde kimya profesörü olan eş yazar Pi-Tai Chou, “Elektron açısından zengin moleküler çekirdekleri enerji aktarımı ve yük dengesinin dikkatli kontrolüyle birleştirerek, organik OLED emisyonunu 1.000 nanometreye doğru taşıyabilir ve bu dalga boylarında genellikle meydana gelen verimlilik kayıplarını sınırlayabiliriz” diyor.