Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Osaka produziu um novo emissor molecular para diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs). Usando um projeto químico racional com blocos de construção sintéticos em forma de U, os cientistas conseguiram organizar os doadores e aceitadores de elétrons em um grande anel chamado "macrociclo". A molécula em forma de roda poderia potencialmente ser usada não apenas em OLEDs, mas também em minúsculas, sensores químicos com eficiência energética no futuro.

Muitos televisores e smartphones modernos usam OLEDs para exibir fotos e vídeos. Esses dispositivos podem converter com eficiência eletricidade em luz porque são feitos de moléculas à base de carbono contendo ligações químicas simples e duplas alternadas, um arranjo denominado p-conjugação. Esta configuração permite que os elétrons se tornem altamente móveis porque eles são efetivamente "deslocalizados" em grandes regiões das moléculas, que tendem a ser longas cadeias lineares. Quando uma molécula é eletronicamente excitada por energia externa e, em seguida, relaxa para o estado original, o excesso de energia pode ser convertido diretamente em luz. Ao adicionar os grupos funcionais químicos corretos à molécula, toda uma gama de propriedades, como cores de emissão e eficiências de conversão de energia, pode ser ajustado com precisão.

Agora, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Youhei Takeda na Universidade de Osaka projetou e sintetizou um emissor de OLED macrocíclico eficiente no qual regiões doadoras e aceitadoras se alternam em uma estrutura de anel permanentemente ligada. Eles descobriram que os dispositivos OLED fabricados com o novo emissor macrocíclico mostram eficiências muito melhores em comparação com os emissores moleculares lineares (que agem como formas abertas dos macrociclos), devido ao fato de que os macrociclos podem coletar mais eficientemente a energia do calor ambiente em um processo denominado "fluorescência retardada termicamente ativada".

"Polímeros e oligômeros p-conjugados lineares já desempenham papéis cruciais na ciência dos materiais, mas descobrimos que os macrociclos em forma de anel são ainda melhores para muitas aplicações, "diz a primeira autora Saika Izumi. A equipe foi capaz de criar duas conformações diferentes, "sela" e "helicoidal", com diferentes arranjos de embalagem e cores de emissão. As cavidades em nanoescala dentro dos anéis podem ser projetadas para interagir com moléculas alvo para criar sensores químicos eficientes e seletivos.

"Os macrociclos podem ser organizados em conjuntos moleculares 2-D e 3-D altamente ordenados que são muito mais difíceis de alcançar com análogos lineares, "explica o autor sênior Youhei Takeda.

Possíveis aplicações futuras incluem a detecção de substâncias químicas, como moléculas de água ou gases, com base na modulação da luz emitida quando a substância alvo está presente no interior da cavidade.

O artigo, "Macrociclo π-conjugado doador-aceitador-doador-aceitador fluorescente termicamente ativado para diodos emissores de luz orgânicos, "foi publicado no Jornal da American Chemical Society .