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Aug 02, 2023

Doador múltiplo

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 7644 (2023) Citar este artigo 2175 Acessos 2 Citações 2 Detalhes das métricas altmétricas Uma variedade considerável de combinações doador-aceitador (D–A) oferece a

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 7644 (2023) Citar este artigo

2175 acessos

2 citações

2 Altmétrico

Detalhes das métricas

Uma variedade considerável de combinações doador-aceitador (D-A) oferece o potencial para a realização de materiais de fluorescência retardada termicamente ativada (TADF) altamente eficientes. Vários compostos do tipo D – A são uma das famílias promissoras de materiais TADF em termos de estabilidade e eficiência. No entanto, esses emissores são sempre compostos por doadores à base de carbazol, apesar de uma ampla escolha de porções utilizadas em moléculas D – A únicas ligadas linearmente. Aqui, desenvolvemos um composto TADF múltiplo do tipo D-A com duas unidades doadoras distintas de 9,10-di-hidro-9,9-dimetilacridina (DMAC) e carbazol como desenho de hetero-doador. O novo emissor exibe alto rendimento quântico de fotoluminescência (PLQY) em várias condições, incluindo mistura de meios polares e altas concentrações. Diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) mostraram uma eficiência quântica externa (EQE) razoavelmente alta. Além disso, revelamos que as moléculas múltiplas do tipo D – A apresentaram melhor fotoestabilidade do que as moléculas únicas do tipo D – A, enquanto a estabilidade operacional em OLEDs envolve outros fatores dominantes.

A fluorescência retardada termicamente ativada (TADF) emergiu como o emissor de terceira geração em diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs), o que facilita a colheita de excitons singlete e tripleto por meio de cruzamento intersistema reverso (RISC), resultando em 100% de eficiência quântica interna (IQE )1. Este fenômeno ocorre à temperatura ambiente devido a uma pequena lacuna de energia tripla única (ΔEST) entre os estados singlete e tripleto excitados mais baixos (S1 e T1), que pode ser realizada separando espacialmente o orbital molecular ocupado mais alto (HOMO) e o mais baixo orbital molecular desocupado (LUMO). Assim, o desenho molecular único dos emissores TADF é baseado em vários tipos de unidades doadoras (D) e aceitadoras (A) . O interesse recente na área de pesquisa do TADF está relacionado ao controle de constantes de taxa, por exemplo, maximização da taxa RISC (kRISC)6,7,8,9,10,11,12,13,14. O rápido kRISC pode reduzir excitons triplos de longa duração, o que contribuiria para diminuir as perdas de excitons e diminuir a eficiência . Como os emissores fluorescentes geralmente apresentam melhor estabilidade do que os emissores fosforescentes e TADF com excitons triplos de alta energia, outro benefício esperado do kRISC rápido é a melhoria da durabilidade do dispositivo, que tem sido um problema sério e de longa data nas aplicações do TADF . ,19,20. No entanto, as relações entre durabilidade do dispositivo, kRISC e estruturas moleculares não foram compreendidas de forma abrangente. Por exemplo, uma série de compostos com doadores de carbazol e aceitadores de benzonitrila representados por 4CzIPN alcançaram altas estabilidades satisfatórias apesar do kRISC moderadamente rápido (~ 106 s-1) . Do ponto de vista da estrutura química, as múltiplas unidades doadoras permitem não apenas a variação das interações D – A e da força de transferência de carga (CT), mas também as interações intramoleculares π – π e o efeito de deslocalização, que podem estar associados à alta estabilidade . Além disso, a estratégia de hetero-doadores que introduz unidades de segundos doadores pode melhorar ainda mais as estabilidades, além das propriedades fotofísicas23,24. No entanto, os desenhos de doadores múltiplos e heterodoadores são sempre baseados em doadores à base de carbazol, como o carbazol parental e o carbazol 3,6-dissubstituído25,26,27,28,29. Portanto, deseja-se verificar estratégias de doadores múltiplos e hetero-doadores, incorporando um tipo diferente de doador e comparando com moléculas D-A únicas ligadas linearmente.

Neste artigo, desenvolvemos uma nova molécula do tipo múltipla e heterodoadora, denominada 2Cz2DMAC2BN (Fig. 1, inserção), composta por dois carbazol (Cz), dois 9,10-di-hidro-9,9-dimetilacridina (DMAC), e duas unidades de benzonitrila (BN) conectadas ao anel fenil central. Os emissores baseados em DMAC formam um CT forte devido à natureza doadora mais forte do DMAC em comparação com Cz e à estrutura mais torcida. Ao combinar com a porção aceitadora fraca, as cores de emissão de 2Cz2DMAC2BN aparecem do azul celeste ao verde, possibilitando variedades de escolha de emissores de referência. Além disso, o alto rendimento quântico fotoluminescente (PLQY) e o pequeno ΔEST comprovam propriedades eficientes do TADF para 2Cz2DMAC2BN. Assim, as estabilidades de alguns tipos diferentes de materiais TADF excelentes com propriedades fotofísicas semelhantes foram comparadas de acordo. A análise dos parâmetros fotofísicos e das estabilidades destes compostos proporcionaria uma melhor compreensão da relação estrutura-propriedade em projetos de múltiplos e hetero-doadores.