Doador múltiplo

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Jul 19, 2023

Doador múltiplo

Scientific Reports volume 13, número do artigo: 7644 (2023) Citar este artigo 1947 Acessos 2 detalhes da Altmetric Metrics Uma variedade considerável de combinações doador-aceitador (D–A) oferece o potencial

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

Acessos de 1947

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.

 3.0 eV31. Although the 3LE of BN-Ph-BN was reported to be 2.9 eV29, the highly twisted DMAC might offer the space to planarize BN-Ph-BN rings, resulting in the decrease of 3LE. Interestingly, 2Cz2DMAC2BN showed constantly high PLQY even in polar solvents such as acetone, which is a clear difference from 4CzIPN (Supplementary Fig. S3 and Table S1). This feature suggests a great potential to maintain high PLQY in high doping concentrations including neat conditions, where the TADF molecules having D–A structures may reduce PLQY as the polar media. In addition, the centrosymmetric structure of 2Cz2DMAC2BN leads to low polarity./p>