Белая люминесценция с круговой поляризацией (WCPL) имеет широкие перспективы применения в полупроводниковом освещении, хранении информации, шифровании и борьбе с подделками, оптическом распознавании и других областях. В последние годы постепенно расширяются исследования по реализации белой фотолюминесценции с круговой поляризацией (WCPPL) и белой электролюминесценции с круговой поляризацией (WCPEL) путем дополнения спектров нескольких хиральных люминесцентных материалов. Однако этот метод обычно сталкивается с такими проблемами, как самопоглощение и сложность контроля соотношения материалов. Стратегии одномолекулярного WCPL могут решить эти проблемы и упростить процесс подготовки материала. Однако реализация одномолекулярного многоэмиссионного WCPL по-прежнему остается огромной проблемой.
Обзор результатов
Команда Чэнь Чуанфэна и Лу Хайяна из Китайской академии наук разработала и синтезировала пару энантиомеров с множественной эмиссией (R)-DO-PSeZ и (S)-DO-PSeZ. Путем интеграции индуцированного селеном конформационного донора и хирального карбонильного акцептора в единый молекулярный каркас была достигнута белая циркулярно поляризованная люминесценция. Этот энантиомер излучает белый свет как в растворе, так и в пленке, с координатами CIE (0,39, 0,35) и (0,33, 0,34) соответственно. Квантовый выход фотолюминесценции легированной пленки достигает 42% и сопровождается зеркально-белым сигналом фотолюминесценции с круговой поляризацией и значением ag 2,6×10-3. Кроме того, этот энантиомер также показал WCPEL в органических светодиодах (OLED) с координатами CIE (0,29, 0,33) и максимальной внешней квантовой эффективностью (EQEmax) 3,1%. Это первый зарегистрированный одномолекулярный многоэмиссионный материал WCPL, а также самый высокий показатель среди органических светодиодов белого света на основе одномолекулярных органических материалов с фосфоресцентными свойствами. Далее используя брэгговское отражение двухслойных холестерических жидких кристаллов, этот энантиомер достиг WCPPL и WCPEL со значениями g 1,85 и 1,88 соответственно, самыми высокими значениями, зарегистрированными на сегодняшний день.
Графический и текстовый анализ
1. Молекулярный дизайн и синтез.
Исследовательская группа разработала и синтезировала пару мультиэмиссионных энантиомеров (R)-DO-PSeZ и (S)-DO-PSeZ путем интеграции индуцированного селеном конформационного донора и хирального карбонильного акцептора в единую молекулярную структуру (рис. 1a). Этот энантиомер излучает белый свет как в растворе, так и в пленке, с координатами CIE (0,39, 0,35) и (0,33, 0,34) соответственно.
Рисунок 1. а) Принципиальная схема молекулярной структуры энантиомеров и стратегии амплификации значений g WCPPL и WCPEL. б) Многоэмиссионный механизм энантиомеров. (Источник: Angew. Chem. Int. Ed.)
2. Фотофизические свойства. Энантиомеры проявляют множественные полосы излучения в растворе и тонких пленках, соответствующие различным конформационным изомерам. Путем теоретических расчетов и экспериментальной проверки исследовательская группа подтвердила существование этих конформационных изомеров и соответствующих им фосфоресцентных свойств.
Рисунок 2. а) Спектр поглощения (S)-DO-PSeZ в хлороформе и нормированные спектры излучения (S)-DO-PSeZ в хлороформе и тонкой пленке при комнатной температуре (длина волны возбуждения: 350 нм). б) Спектр затухания транзиентной фотолюминесценции (S)-DO-PSeZ в пленке, легированной 5 мас.%, с пиковыми значениями при 675 нм, 567 нм и 444 нм соответственно. в) Координаты CIE (S)-DO-PSeZ в растворе и легированной пленке. г) Монокристаллическая структура ДО-ПСеЗ-Б. д) Спектр излучения DO-PSeZ-B при комнатной температуре при возбуждении 350 нм; на вставке: фотография ДО-ПСеЗ-Б. е) Спектр затухания транзиентной фотолюминесценции ДО-ПСеЗ-Б. ж) Монокристаллическая структура DO-PSeZ-Y. h) Спектр излучения DO-PSeZ-Y при комнатной температуре при возбуждении 350 нм; на вкладыше: фотография ДО-ПСеЗ-Ю. и) Спектр затухания транзиентной фотолюминесценции DO-PSeZ-Y. (Источник: Angew. Chem. Int. Ed.)
3. Свойства циркулярно-поляризованной люминесценции. Энантиомер демонстрирует высокий квантовый выход фотолюминесценции (42%) и зеркально-поляризованный сигнал фотолюминесценции (значение g 2,6 × 10⁻³) в тонкой пленке. Значение g WCPPL дополнительно увеличивается до 1,85 за счет брэгговского отражения от двухслойного холестерического жидкого кристалла, что является самым высоким значением, зарегистрированным на сегодняшний день.
Рисунок 3. а) Спектр кругового дихроизма (КД) (R)-/(S)-DO-PSeZ в разбавленном растворе толуола при комнатной температуре. б) Спектр эмиссии с круговой поляризацией (CPL) (R)-/(S)-DO-PSeZ в пленке, легированной 5 мас.% PPT, при комнатной температуре. в) Спектр CPL трехслойной структуры, состоящей из 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFSY/RFSB) и 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFRY/RFRB) при комнатной температуре. (Источник: Angew. Chem. Int. Ed.)
4. Характеристики электролюминесценции. Энантиомер демонстрирует электролюминесценцию белого света с круговой поляризацией в органических светодиодах с координатами CIE (0,29, 0,33) и максимальной внешней квантовой эффективностью 3,1%. Исследовательская группа дополнительно улучшила значение g WCPEL до 1,88 за счет брэгговского отражения двухслойного холестерического жидкого кристалла, установив новый рекорд самого высокого значения, зарегистрированного на сегодняшний день.
Рисунок 4. а) Распределение энергии белого OLED-устройства. б) EQE-яркостные характеристики устройств W2 и W3. в) Спектры электролюминесценции (ЭЛ) приборов W2 и W3. г) Координаты CIE устройств W1, W2 и W3. д) Спектры электролюминесценции с круговой поляризацией (CPEL) и кривые зависимости gEL от длины волны устройств WR3 и WS3. е) Спектры CPEL и кривые зависимости gEL от длины волны трехслойной структуры, состоящей из W3-(RFSY/RFSB) и W3-(RFRY/RFRB). (Источник: Angew. Chem. Int. Ed.)
Краткое содержание
Команда Чэнь Чуаньфэна и Лю Хайяна из Китайской академии наук успешно разработала и синтезировала пару мультиэмиссионных энантиомеров (R)-DO-PSeZ и (S)-DO-PSeZ путем органического объединения индуцированных селеном доноров конформационных изомеров и хиральных карбонильных акцепторов в единый молекулярный каркас. Было обнаружено, что энантиомер излучает белый свет как в растворе, так и в тонкой пленке, демонстрируя высокий квантовый выход фотолюминесценции и сигналы зеркально поляризованного излучения. Дальнейшие исследования показали, что энантиомер также проявляет свойства электролюминесценции белого света с круговой поляризацией в органических светодиодах. Это исследование обеспечивает эффективную стратегию проектирования и создания одномолекулярных многоэмиссионных материалов, а также открывает новые перспективы для разработки высокопроизводительных WCPL.
Информация о бумаге
Высокоэффективная белая циркулярно-поляризованная фотолюминесценция и электролюминесценция на основе многоэмиссионных энантиомеров
Пей Чжао, Вэй-Чен Го, Хай-Янь Лу и Чуан-Фэн Чен
Angewandte Chemie, международное издание
DOI: 10.1002/anie.202424918 Уведомление об авторских правах: Эта статья перепечатана с сайта CBG Information. Средства массовой информации или отдельные лица, не желающие перепечатываться, могут связаться с нами, и мы немедленно удалим их.
