No Instituto Paul Scherrer PSI, os pesquisadores obtiveram insights sobre um material promissor para diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs). A substância permite alto rendimento de luz e seria barata de produzir em grande escala - o que significa que é praticamente feita para uso em iluminação de ambientes de grandes áreas. Há muito tempo os pesquisadores buscam esses materiais. O entendimento recém-gerado facilitará o desenvolvimento rápido e econômico de novos aparelhos de iluminação no futuro. O estudo aparece hoje na revista Nature Communications .

O composto é um sólido amarelado. Se você dissolver em um líquido ou colocar uma fina camada em um eletrodo e, em seguida, aplicar uma corrente elétrica, emite um brilho verde intenso. O motivo:as moléculas absorvem a energia fornecida a elas e a emitem gradualmente de novo na forma de luz. Este processo é denominado eletroluminescência. Os diodos emissores de luz são baseados neste princípio.

Esta substância verde luminescente é uma boa candidata para a produção de OLEDs, diodos emissores de luz orgânicos. Por cerca de três anos agora, OLEDs foram encontrados em telas de smartphones, por exemplo. Enquanto isso, Também chegaram ao mercado as primeiras telas de televisão flexíveis com esses materiais.

Além disso, Os OLEDs tornam possível a iluminação econômica com uma grande área de superfície. Primeiro, Contudo, os materiais mais adequados para esta aplicação precisam ser encontrados. Isso ocorre porque muitas substâncias em consideração para OLEDs contêm materiais caros, como irídio, e isso impede sua aplicação em larga escala e em superfícies extensas. Sem esses aditivos, os materiais podem realmente emitir apenas uma pequena parte da energia fornecida a eles como luz; o resto está perdido, por exemplo, como energia vibracional.

O objetivo da pesquisa atual é encontrar materiais mais eficientes para displays mais baratos e ecologicamente corretos e iluminação de grandes áreas. Aqui, metais baratos e facilmente disponíveis, como o cobre, prometem progresso.

Sob exame minucioso

Os pesquisadores agora fizeram um exame mais preciso do composto contendo cobre CuPCP. Existem quatro átomos de cobre no meio de cada molécula, rodeado por átomos de carbono e fósforo. O cobre é um metal relativamente barato, e o próprio composto pode ser facilmente produzido em grandes quantidades - pré-condições ideais para uso em grandes superfícies extensas.

"Queríamos entender como é o estado de entusiasmo do complexo, "diz Grigory Smolentsev, um físico no grupo de pesquisa de espectroscopia operando. Ou seja:como a substância muda ao absorver energia? Por exemplo, a estrutura da molécula muda? Como a carga é distribuída pelos átomos individuais após a excitação? "Isso revela o quão altas são as perdas de energia que não serão liberadas como a luz, "acrescentou Smolentsev, "e nos mostra como podemos minimizar essas perdas."

Usando duas grandes instalações de pesquisa em PSI - a Swiss Light Source SLS e o laser de elétrons livres de raios-X SwissFEL - bem como a European Synchrotron Radiation Facility em Grenoble, França, Smolentsev e seus colaboradores examinaram mais de perto os breves estados de excitação do complexo de cobre.

As medições confirmaram que a substância é uma boa candidata para OLEDs devido à sua estrutura química. As propriedades químicas quânticas do composto tornam possível alcançar um alto rendimento de luz. Uma razão para isso é que a molécula é relativamente rígida, e sua estrutura 3-D muda apenas ligeiramente quando excitada. Agora os pesquisadores podem começar a otimizar ainda mais essa substância para uso em OLEDs.

Ferramentas para o futuro

O que mais, as medições nas três grandes instalações de pesquisa em PSI e em Grenoble foram significativas não apenas para a investigação deste composto contendo cobre. Havia mais em jogo:os dados experimentais obtidos dessa forma também são úteis para melhorar os cálculos teóricos sobre as moléculas em geral. "Portanto, no futuro, será possível prever melhor quais compostos são mais adequados para OLEDs e quais menos, "diz Grigory Smolentsev." Os dados de medição ajudarão os químicos a entender qual parte da molécula atrapalha a alta eficiência. E, claro:como o composto pode ser melhorado para aumentar sua produção de luz. "