Новости

5 апреля, 2023 14:30

Металлоорганические соединения позволили создать энергосберегающий светодиод для OLED-экранов

Российские химики синтезировали платиносодержащее органическое вещество, которое при подаче тока излучает зеленое свечение. Полученный люминофор отличается исключительными энергосберегающими свойствами и может стать основой для создания органических светодиодов, преобразующих в свет до 100% электроэнергии. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Dalton Transactions.
Светлана Каткова — один из авторов работы, кандидат химических наук, научный сотрудник Кафедры физической органической химии СПбГУ. Источник: Эмир Вильданов
Органические светоизлучающие диоды, больше известные как OLED, наиболее перспективны в производстве электроники. Они отличаются гибкостью, тонкостью и обладают низким энергопотреблением. Однако даже они переводят в свет лишь 25% потребляемой электроэнергии, остальные три четверти переходят в тепло, нагревая устройство. Химики из Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) синтезировали металлоорганические люминофоры на основе ациклических диаминокарбенов, которые в перспективе позволят повысить эффективность светоизлучения OLED до 100%.

В молекуле полученного вещества атом платины соединен с несколькими органическими фрагментами. Подобные комплексы хорошо известны ученым благодаря своей фотолюминесценции — способности светиться при облучении. Они используются для изготовления светоизлучающих полимеров, в качестве оптических датчиков и фотокатализаторов. Однако для производства источников света металлоорганика с ациклическими диаминокарбенами ранее не применялась, поскольку не было данных о ее способности к электролюминесценции — излучении света при прохождении тока. К тому же металлоорганические люминофоры были сложны в получении: на промежуточном этапе сборки с органическим фрагментом могли происходить превращения, из-за чего в результате получалось не то вещество, которое необходимо.

Ученые из Санкт-Петербурга использовали перспективный метод синтеза, в котором первоначально формировалось металлсодержащее соединение, а финальная модификация органического фрагмента происходила уже непосредственно внутри этого соединения, что обеспечило стабильность молекулы в процессе сборки. Это позволило получить недоступный ранее тип светоизлучателя с улучшенными характеристиками.

Молекулярная структура светоизлучающего металлоорганического соединения и фотография модельного светодиода на его основе. Источник: Михаил Кинжалов


Синтезированный люминофор при прохождении через него тока светится зеленым цветом. Для проведения экспериментов ученые собрали модели органических светодиодов, использовав вещество в качестве светоизлучающего слоя. Изобретение продемонстрировало высокую стабильность: свет оставался постоянным даже при изменении напряжения, а устройство не перегревалось во время работы. Экспериментальные образцы показали яркость в 1,5 раза выше, чем у их ближайших аналогов. Ученые также обнаружили, что, если изменить конструкцию светодиода, свечение становится белым. Это дает возможность использовать люминофор при изготовлении источников как зеленого, так и белого света. 

«Сейчас мы работаем над аналогичными веществами с красным и синим светом излучения, чтобы можно было собрать RGB OLED-устройство. Органические компоненты будут немного отличаться, но металл по-прежнему из платиновой группы, потому что на их основе получаются люминесцирующие материалы с наилучшими свойствами. Ключевой шаг в этом направлении уже сделан: до нас никто не знал, получится ли синтезировать металлоорганические люминофоры на основе ациклических диаминокарбенов, обладающее электролюминесценцией. Теперь путь известен, нужно его только расширить», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Михаил Кинжалов, доктор химических наук, доцент кафедры физической органической химии СПбГУ.

20 мая, 2024
Соли уксусной кислоты упростят добычу тяжелой нефти
Ученые выяснили, что ацетаты — соли уксусной кислоты с переходными металлами — в комбинации с паро...
16 мая, 2024
Биологи нашли в сибирских ручьях новый вид веслоногих рачков
Ученые обнаружили в ручьях севера Средней Сибири новый вид веслоногих рачков — Diacyclops dyabdar...