Um químico da Universidade RUDN sintetizou compostos fluorescentes com moléculas de "carrossel" que podem ser usadas para criar telas econômicas com LEDs orgânicos (OLEDs). O núcleo dessas moléculas é um triângulo de átomos de prata ou cobre, e os elementos orgânicos estão ligados a ele por meio de átomos de fósforo que giram em torno deles. Essa geometria molecular pode permitir aos pesquisadores criar telas OLED mais eficientes. O artigo é publicado em Química Inorgânica .

Os monitores com OLEDs diferem de outros tipos modernos de monitores, como telas de plasma e LCD. OLEDs têm maior brilho, contraste e menor consumo de energia. Contudo, eles são mais caros, e a matéria-prima para sua produção - polímeros condutores - é tóxica, criando dificuldades na produção e descarte.

Para reduzir o custo de telas OLED e substituir matérias-primas tóxicas, é possível usar compostos complexos fluorescentes - moléculas com pequenos fragmentos orgânicos circundando o íon central do metal em vez de polímeros. Mas até agora, não há complexos que mostrem uma vantagem clara em brilho e eficiência em relação aos polímeros. Compostos suficientemente eficazes à base de irídio ou platina são caros, e complexos mais baratos com íons de metal de transição não são eficazes.

O químico Alexander Smol'yakov da Universidade RUDN descobriu agora compostos para tornar as telas OLED muito mais brilhantes e econômicas do que as de polímero. Os centros desses complexos não são platina ou irídio, mas cobre e prata mais baratos, que também se mostrou mais eficaz e menos tóxico em comparação aos polímeros.

Smol'yakov sintetizou uma molécula no centro da qual estão três íons de cobre ou prata monovalentes. Para fortalecer essa estrutura, ele o estabilizou usando derivados de pirazol - moléculas aromáticas com dois átomos de nitrogênio no ciclo. Ele usou moléculas de organofosforado como ligantes - doadores de elétrons ao redor do íon. Nesse caso, os íons de cobre e prata monovalentes formam um núcleo de três centros na forma de um triângulo, e ligantes unem-se ao núcleo por meio de átomos de fósforo e permanecem bastante móveis.

Em temperatura ambiente, a energia das oscilações térmicas é suficiente para quebrar o vínculo
entre o fósforo e o metal por um curto período de tempo. Contudo, existem dois átomos de fósforo em uma molécula, e existem três átomos de metal. Então, um dos átomos de metal está sempre sem um par, e se houver um único fósforo, o átomo de metal o atrai imediatamente, isto é, o ligante "salta" para o íon vizinho no núcleo de três centros e forma uma ligação que pode ser quebrada por meio de flutuações térmicas.

A molécula, portanto, se transforma em uma espécie de "carrossel" molecular. Esta configuração torna complexos estáveis ​​com núcleos de íons de prata, e complexos com núcleos de cobre monovalente - os compostos não decaem imediatamente após a síntese, como muitas outras estruturas deste tipo.

Os químicos descobriram que essa estrutura de "carrossel" de compostos complexos leva ao surgimento de dois estados de energia, a transição entre os quais pode levar à luminescência. No caso do cobre, esta estrutura tem um rendimento quântico significativo, isto é, a proporção do número de fótons absorvidos e emitidos é de 41 por cento.

Assim, pesquisadores conseguiram, pela primeira vez, mostrar um rendimento quântico suficientemente alto nos sistemas, que abre novas oportunidades para novos monitores OLED. O estudo foi conduzido em conjunto com cientistas do INEOS RAS e da Saint Petersburg State University.