Ученые создали материал, перспективный для улучшения яркости экранов

14:06, 20 октября 2022

Разработка направлена на совершенствование смартфонов, компьютеров и телевизоров

Один из собранных органических светодиодов на основе пуш-пульных систем. Фото: Руслан Гадиров / ТГУ.

Ученые Института органического синтеза им. И. Я. Постовского УрО РАН и Уральского федерального университета разработали, синтезировали и исследовали серию новых флуорофоров — пуш-пульных систем (соединений с явно выраженными электронно-донорной и электронно-акцепторной частями) на базе цианопиразина. Уральские химики в сотрудничестве с коллегами из Томского госуниверситета показали, что присутствие в составе полученного вещества цианогруппы значительно повышает эффективность изготовленных на его основе органических светоизлучающих диодов (organic light emitting diode, OLED). Это открывает перспективу создания новых материалов для усиления яркости дисплеев смартфонов, компьютеров и телевизоров. Статья с описанием исследований и их результатов опубликована в журнале Dyes and Pigments.

В предыдущей исследовательской работе химики ИОС УрО РАН и УрФУ 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 (производные хиноксалина) 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.

По словам Егора Вербицкого, руководителя исследовательской группы, директора ИОС УрО РАН, научного сотрудника лаборатории медицинской химии и перспективных органических материалов УрФУ, из литературы известно, что введение в светоизлучающие соединения (флуорофоры) дополнительного акцептора электронов — цианогруппы — приводит к улучшению TADF 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.

Справка

Исследования поддержало Министерство науки и высшего образования РФ в рамках Государственного задания (проект №АААА-А19-1190117900132-7).