Quando se trata de projetar materiais fluorescentes de estado sólido ultrabrilhantes, os projetos de cristais em ponte podem ser a chave para permitir a emissão monomérica e acessar novos sistemas cristalinos, revela um novo estudo. Uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Tóquio preparou corantes fluorescentes ultrabrilhantes usando distirilbenzenos (DSBs) com pontes de alquileno flexíveis, usando um novo estudo de engenharia de cristal. Os resultados têm implicações importantes para o campo de materiais fotofuncionais.
Os corantes orgânicos sólidos fluorescentes têm uma variedade de aplicações que vão desde nanomateriais funcionais e displays orgânicos de diodo emissor de luz (OLED) até lasers e bioimagem. Essas moléculas têm excelente versatilidade, designs moleculares adaptáveis ​​e excelente processabilidade. Melhorar as propriedades luminescentes, cristalinidades e cores de emissão desses corantes fluorescentes de estado sólido é uma área-chave de pesquisa no campo, especialmente para o design de OLEDs avançados. No entanto, os desenvolvimentos para este fim são limitados por três fatores principais. Primeiro, a maioria dos corantes fluorescentes sofre supressão de concentração (uma redução na fluorescência quando a concentração da molécula fluorescente excede um certo nível) no estado sólido. Segundo, a tendência das moléculas de corante se agregarem no estado sólido e produzirem fluorescência de cores diferentes devido às interações eletrônicas intermoleculares resultantes. E três, estratégias de design de cristal que podem garantir a emissão monomérica (essencialmente, emissões de um único comprimento de onda, ou seja, cor) são subdesenvolvidas.

Para resolver isso, uma equipe de pesquisa, liderada pelo professor associado Gen-ichi Konishi, do Instituto de Tecnologia de Tóquio, desenvolveu uma nova estratégia de design de cristal usando pontes moleculares flexíveis. O estudo, publicado em Chemistry—A European Journal , descreve a preparação de distirilbenzenos monoméricos emissivos em pontes (DSBs) altamente fluorescentes com propriedades eletrônicas controladas e luminescência. "Uma abordagem típica para o design de cristais para corantes sólidos fluorescentes é a estratégia baseada em impedimento estérico, onde manipulamos a maior parte de uma molécula para causar congestionamento em torno dos átomos reativos e suprimir interações intermoleculares. distância entre os cromóforos (moléculas fluorescentes). Nossa estratégia de design evita com sucesso esse efeito colateral", explica o Prof. Konishi.

Neste estudo, a equipe de pesquisa preparou uma estrutura cristalina altamente densa chamada DBDB[7]s. DSBs e DBDB[7]s são sistemas π-conjugados, o que significa que essas moléculas orgânicas têm ligações simples alternadas (C-C) e ligações duplas (C=C) em suas estruturas. A equipe introduziu um grupo funcional orgânico chamado propileno como moléculas de ponte entre os anéis de seis membros em ambos os lados das ligações duplas na estrutura DSB. Esta adição deu origem a uma nova estrutura cristalina compacta com interações intermoleculares suprimidas e menores distâncias entre os cromóforos. “Essencialmente, a introdução de anéis de sete membros (após a ponte) no núcleo DSB criou uma distorção moderada e um impedimento estérico no plano π do DSB, o que nos permitiu controlar o arranjo molecular sem aumentar a densidade do cristal”, diz Associate. . Prof. Konishi.

A equipe investigou ainda mais as propriedades fotofísicas de DBDB[7]s e descobriu que o pequeno tamanho das moléculas de ponte usadas neste estudo ajudou na emissão monomérica no estado sólido. Eles também viram que DBDB[7]s era ultrabrilhante com alto rendimento quântico e emitia cores semelhantes tanto em solução diluída não agregada quanto em estado sólido.

"A estrutura cristalina DSB em ponte descrita em nosso estudo permite o acesso a novos sistemas cristalinos", conclui o Prof. Associado Konishi. "Nossa estratégia tem implicações de longo alcance sobre como abordamos o design de cristais moleculares fotofuncionais". + Explorar mais

Plataforma orgânica emissiva ajustável