Ученые создали, синтезировали и проанализировали новый класс флуорофоров, представляющих собой светящиеся химические соединения. Согласно исследованиям, включение соединений цианогруппы в флуорофоры значительно повышает эффективность органических светоизлучающих диодов (OLED). Это указывает на то, что их можно использовать для разработки новых материалов для повышения яркости экранов смартфонов, компьютеров и телевизоров. Выводы исследователей были недавно опубликованы в журнале Dyes and Pigments.
Исследованием руководил Егор Вербицкий, директор Института органического синтеза им. Постовского УрО РАН, сотрудник лаборатории медицинской химии и перспективных органических материалов Уральского федерального университета. Он утверждает, что физики знали, что введение цианогрупп во флуорофоры может улучшить свойства OLED и общую эффективность, однако успешная интеграция ранее была невозможна.
Исследователи модифицировали двухтактную систему на основе пиразина с цианогруппой и изучили, как это повлияло на фотофизические свойства флуорофоров и производительность OLED на ее основе. Феномен ТАДФ, в силу особенностей строения исходного вещества, не возник, хотя предпосылки для него имеются. Однако оказалось, что введение цианогруппы усиливает межмолекулярные взаимодействия, в результате чего начинают флуоресцировать не отдельные молекулы, а комплексы молекул.
В результате увеличилась интенсивность свечения от 2,4 до 20 раз, а яркость излучаемого света до 75 раз. Такие результаты показали несколько прототипов устройств, изготовленных соавторами научной работы из Томского государственного университета. Также важно, что в своих исследованиях ученые использовали недорогие и доступные соединения.
Ранее химиками было установлено, что пиразиновое кольцо (известное также как 1,4-диазин), соединение азота, водорода и углерода с сильным электроноакцепторным эффектом, является одним из наиболее перспективных соединений в качестве акцепторной (притягивающей электроны) части в двухтактных системах.
Изучение свойств широкого спектра двухтактных систем на основе 1,4-диазина показало, что добавление бензольного кольца в пиразиновый цикл может повысить эффективность и яркость производимых OLED. В то же время некоторые из OLED проявляют тенденцию к термоактивируемой замедленной флуоресценции (TADF). Об этом свидетельствует увеличение времени жизни флуоресценции.