Японские исследователи под руководством Университета Осаки опубликовали информацию об открытии семейства значительно более эффективных органических, не содержащих редких металлов, фосфоресцирующих материалов: тиенилдикетонов. Фосфоресценция при комнатной температуре (RTP — room temperature phosphorescence) без использования редких металлов стала областью интенсивных исследований. Большинство коммерческих материалов RTP сегодня используют иридий или платину, оба редких металла с высокой стоимостью. Материалы RTP в настоящее время используются в OLED и диагностике рака.

Несколько соединений тиенилдикетонов были испытаны в различных состояниях (жидкость, кристаллические твердые тела, полимерные пленки). Материалы продемонстрировали узкоспектральное излучение в диапазоне 560–568 нм (желтый). Исследователи достигли квантовых выходов RTP (эффективности) 38,2% в растворе в Ar, 54% в полимерной матрице на воздухе и 50% в кристаллических твердых телах на воздухе.

Открытие материала и новые принципы проектирования для разработки органических, не содержащих редких металлов фосфоресцирующих материалов могут привести к значительным достижениям в освещении, OLED и медицинской диагностике.

Дэвид Шиллер спросил доктора Джонатана Мелмана, эксперта по фосфорам и другим понижающим преобразователям, о значимости этого исследования и получил следующие ответы:

— Узкая полоса излучения FWHM хорошо подходит для использования в дисплеях (FWHM — full width at half maximum; FWHM применяет к таким явлениям как продолжительность пульсации волны и спектральная ширина источников, используемых для оптических коммуникаций и разрешения спектрометров).
— Длина волны 560–568 нм не подходит для дисплеев RGB. Если бы исследователи могли скорректировать длину волны до 540 нм, она подошла бы для мониторов с диапазоном DCI-P3.
— Теоретически, 560 нм можно было бы объединить с синим, чтобы достичь цветовой температуры 4000–5000 К, но узкая полоса излучения имела бы очень низкий индекс цветопередачи CRI.
— Новый материал мог бы найти применение в OLED для общего освещения при использовании 4 узких излучений, таких как RGBY.
— Правила проектирования, созданные командой, могут привести к дальнейшим открытиям и улучшениям в тиенилдикетоне без редкоземельных металлов. Также положительно то, что они хорошо излучают при разных физических условиях: в твердом материале, в жидком растворе и в полимерной пленке.
— Со временем исследователи, возможно, смогут сместить длины волн излучения на более подходящие для отображения на дисплеях: как на зеленую, так и на красную. Проведя детальную механическую работу, они имеют больше шансов получить большие сдвиги в сторону нужных им длин волн, а не просто постепенные изменения в материале, который, как им кажется, работает.
— Главный вопрос заключается в том, что OLED управляются не фотолюминесценцией (PL), а электролюминесценцией (EL). А как материал будет вести себя в EL условиях?

Полную версию исследовательской работы можно найти здесь по ссылке:
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2024/sc/d4sc02841d

Об авторах:
Доктор Джонатан Мелман (Dr. Jonathan Melman) — директор и технический директор компании Melman Consulting, LLC, которая предоставляет услуги в области химии, интеллектуальной собственности и бизнеса малым предприятиям и стартапам, в основном в области светодиодов, освещения и дисплеев. Специализация доктора Мелмана: твердотельное освещение/фосфорно-конверсионные светодиоды, химия редкоземельных металлов, координационная химия, а также государственные контракты в области исследований.

Дэвид Шиллер (David Shiller) — издатель LightNOW и президент Lighting Solution Development, ведущей компании по развитию бизнеса и маркетинговому консалтингу в области освещения, зарядных устройств для EV и сетевого управления освещением.

Автор: Дэвид Шиллер (David Shiller)
Источник: https://www.lightnowblog.com/2024/07/efficient-rare-metal-free-phosphorescent-molecule-discovered/