Начало / Университетът / Факултети / Факултет по химия и фармация / Структура / Катедри / Физикохимия / Лаборатория по квантова и изчислителна химия / Получаване на ефективни органични емитери за светодиоди чрез насочена настройка на възбудените им състояния

   

Участници в проекта

Представяне на резултати

Публикации

 

Резюме на проекта

През последните години технологиите се развиват с невероятна бързина, като стават все по-сложни и иновативни. Част от тях са посветени на разработване на устройства излъчващи светлина. Едни от най-интензивно навлизащите на пазара в момента са светодиодите (LED) [J. Cho, J. H. Park, J. K. Kim, E. F. Schubert, Laser Photon. Rev. 2017, 11, 1600147]. За да се отговори на търсенето на по-качествени и ефективни материали за тях спрямо прилаганите до момента в LED устройства, непрекъснато се провеждат научни изследвания в областта на електрониката и мехатрониката. Създават се и все повече материали на основата на органични съединения. Нашето проучване е свързано с оптимизиране на свойствата на вещества излъчващи светлина, т. нар. емитери, които се използват в нови по-ефективни и изгодни за производство органични светодиоди познати като OLEDs (organic light emitting diodes). OLED се прилагат все по-широко в различни светещи компоненти – лампи, автомобилни части, екрани на електронни устройства и др. Предимствата им са ниска консумация на енергия, бързи времена на реакция, широки зрителни ъгли, възможност за гъвкавост и пластичност позволяващи изработване в различни форми [J-X. Chen, W-W. Tao, K. Wang, C-J. Zheng, W. Liu, X. Li, X-M. Ou, X-H. Zhang, Org. Electron. 2018, 57, 327].

Picture4

 

OLED-базираните устройства страдат обаче и от един основен недостатък – сравнително кратко време на живот на диодите излъчващи синя светлина поради незадоволителна стабилност [C. Y. Tu, W. Z. Liang, Org. Electron. 2018, 57, 74]. Затова основната цел на текущия проект е да се разработят чрез насочен молекулен дизайн, синтез и инструментално характеризиране вещества, излъчващи синя светлина, но с подобрени характеристики и с възможност за приложение в OLED с по-висока ефективност.

Picture5

 

Моделните съединения са малки π-спрегнати органични молекули базирани на получена при предишни изследвания молекулна рамка донор-мост-акцептор [G. Valchanov, A. Ivanova, A. Tadjer, D. Chercka, M. Baumgarten Org. Electron. 2013, 14, 2727; G. Valchanov, A. Ivanova, A. Tadjer, D. Chercka, M. Baumgarten J. Phys. Chem. А 2016, 120, 6944]. Те ще бъдат оптимизирани в рамките на проекта, така че да излъчват ефективно синя светлина по механизма на термично активирана забавена флуоресценция (TADF) [Q. Wei, Z. Ge, Macromol. Rapid Commun. 2019, 40, 1800570].

Picture6

 

Проучванията ще бъдат проведени с комбинация от квантовохимични (DFT) изчисления, синтетични и спектроскопски техники, така че да може да се изясни механизмът на TADF процеса и да се подобри ефективността на TADF емисията в синята област на спектъра. По време на проекта съгласувано ще се прилагат DFT пресмятания, съвременни методи за органичен синтез и стационарни и времево-разрешени абсорбционни и емисионни измервания за осигуряване на пълнота на описанието. Най-перспективните съединения, предсказани от моделирането, ще се синтезират и характеризират експериментално, а опитните данни от своя страна ще се използват за валидиране и развиване на моделирането. Краен резултат от изпълнението на проекта ще бъдат органични емитери на синя светлина с подобрени оптични характеристики и по-задълбочено разбиране на протичането на TADF процеса в тях.

 

Цели на проекта

  • Близка до 100 % вътрешна ефективност на светене при съставяне на органични съединения, използващи успешно процеса на термично активирана забавена флуоресценция (TADF);
  • Насочен дизайн, синтез и характеризиране на органични емитери, които са базирани на TADF процеса и тяхното включване в органични светодиоди с висока интензивност на светене;
  • Проверка на приложимостта на различни DFT функционали и базиси за оптимизиране на геометрията и оптичните отнасяния на молекулите;
  • Синтез на предложените TADF емитери с висока чистота;
  • Експериментално определяне на основни фотофизични свойства на синтезираните съединения;
  • Установяване на динамичните характеристики на процесите;
  • Сравнителен анализ на пресметнати и експериментално определени параметри на TADF.