La luminiscencia blanca polarizada circularmente (WCPL) tiene amplias perspectivas de aplicación en iluminación de estado sólido, almacenamiento de información, cifrado y lucha contra la falsificación, detección óptica y otros campos. En los últimos años, ha aumentado gradualmente la investigación sobre la realización de fotoluminiscencia blanca polarizada circularmente (WCPPL) y electroluminiscencia blanca polarizada circularmente (WCPEL) complementando los espectros de múltiples materiales luminiscentes quirales. Sin embargo, este método suele enfrentar problemas como la autoabsorción y la dificultad para controlar la proporción del material. Las estrategias WCPL de una sola molécula pueden superar estos problemas y simplificar el proceso de preparación del material. Sin embargo, lograr WCPL de emisiones múltiples de una sola molécula sigue siendo un gran desafío.
Resumen de resultados
El equipo de Chen Chuanfeng y Lu Haiyan de la Academia de Ciencias de China diseñó y sintetizó un par de enantiómeros de emisión múltiple (R)-DO-PSeZ y (S)-DO-PSeZ. Al integrar el donante conformacional inducido por selenio y el aceptor de carbonilo quiral en una única estructura molecular, se logró una luminiscencia blanca polarizada circularmente. Este enantiómero exhibe emisión de luz blanca tanto en solución como en película, con coordenadas CIE de (0,39, 0,35) y (0,33, 0,34), respectivamente. El rendimiento cuántico de fotoluminiscencia de la película dopada llega al 42%, acompañado de una señal de fotoluminiscencia polarizada circularmente blanca de imagen especular con un valor ag de 2,6 × 10-3. Además, este enantiómero también mostró WCPEL en diodos emisores de luz orgánicos (OLED) con coordenadas CIE de (0,29, 0,33) y una eficiencia cuántica externa máxima (EQEmax) del 3,1%. Este es el primer material WCPL de emisión múltiple de una sola molécula reportado, y también es el de mayor rendimiento entre los OLED de luz blanca basados en materiales orgánicos de una sola molécula con propiedades fosforescentes. Aprovechando aún más el reflejo de Bragg de los cristales líquidos colestéricos de doble capa, este enantiómero alcanzó WCPPL y WCPEL con valores g de 1,85 y 1,88, respectivamente, los valores más altos informados hasta la fecha.
Análisis gráfico y de texto.
1. Diseño y síntesis molecular
El equipo de investigación diseñó y sintetizó un par de enantiómeros multiemisores (R) -DO-PSeZ y (S) -DO-PSeZ integrando un donante conformacional inducido por selenio y un aceptor de carbonilo quiral en una única estructura molecular (Figura 1a). Este enantiómero exhibe emisión de luz blanca tanto en solución como en película, con coordenadas CIE de (0,39, 0,35) y (0,33, 0,34), respectivamente.
Figura 1. a) Diagrama esquemático de la estructura molecular de enantiómeros y estrategias de amplificación para los valores de g de WCPPL y WCPEL. b) Mecanismo de multiemisión de enantiómeros. (Fuente: Angew. Chem. Int. Ed.)
2. Propiedades fotofísicas Los enantiómeros exhiben múltiples bandas de emisión en solución y películas delgadas, correspondientes a diferentes isómeros conformacionales. Mediante cálculos teóricos y verificación experimental, el equipo de investigación confirmó la existencia de estos isómeros conformacionales y sus correspondientes propiedades fosforescentes.
Figura 2. a) Espectro de absorción de (S)-DO-PSeZ en cloroformo y espectros de emisión normalizados de (S)-DO-PSeZ en cloroformo y película delgada a temperatura ambiente (longitud de onda de excitación: 350 nm). b) Espectro de desintegración de fotoluminiscencia transitoria de (S) -DO-PSeZ en una película dopada al 5% en peso, con valores máximos a 675 nm, 567 nm y 444 nm, respectivamente. c) Coordenadas CIE de (S)-DO-PSeZ en solución y película dopada. d) Estructura monocristalina de DO-PSeZ-B. e) Espectro de emisión de DO-PSeZ-B a temperatura ambiente bajo excitación de 350 nm; recuadro: fotografía de DO-PSeZ-B. f) Espectro de desintegración de fotoluminiscencia transitoria de DO-PSeZ-B. g) Estructura monocristalina de DO-PSeZ-Y. h) Espectro de emisión de DO-PSeZ-Y a temperatura ambiente bajo excitación de 350 nm; recuadro: fotografía de DO-PSeZ-Y. i) Espectro de desintegración de fotoluminiscencia transitoria de DO-PSeZ-Y. (Fuente: Angew. Chem. Int. Ed.)
3. Propiedades de luminiscencia polarizada circularmente El enantiómero exhibe un alto rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (42%) y una señal de fotoluminiscencia polarizada en espejo (valor g 2,6 × 10⁻³) en la película delgada. El valor g de WCPPL aumenta aún más a 1,85 mediante la reflexión de Bragg del cristal líquido colestérico bicapa, el valor más alto informado hasta la fecha.
Figura 3. a) Espectro de dicroísmo circular (CD) de (R)-/(S)-DO-PSeZ en solución diluida de tolueno a temperatura ambiente. b) Espectro de emisión polarizada circular (CPL) de (R)-/(S)-DO-PSeZ en una película dopada con PPT al 5% en peso a temperatura ambiente. c) Espectro CPL de una estructura tricapa compuesta por 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFSY/RFSB) y 5% (rac)-DO-PSeZ-(RFRY/RFRB) a temperatura ambiente. (Fuente: Angew. Chem. Int. Ed.)
4. Rendimiento de electroluminiscencia El enantiómero exhibe electroluminiscencia de luz blanca polarizada circularmente en OLED con coordenadas CIE de (0,29, 0,33) y una eficiencia cuántica externa máxima del 3,1%. El equipo de investigación mejoró aún más el valor WCPEL g a 1,88 mediante la reflexión de Bragg del cristal líquido colestérico bicapa, estableciendo un nuevo récord para el valor más alto informado hasta la fecha.
Figura 4. a) Distribución de energía del dispositivo OLED blanco. b) Características de luminancia EQE de los dispositivos W2 y W3. c) Espectros de electroluminiscencia (EL) de los dispositivos W2 y W3. d) Coordenadas CIE de los dispositivos W1, W2 y W3. e) Espectros de electroluminiscencia polarizada circularmente (CPEL) y curvas de gEL versus longitud de onda de los dispositivos WR3 y WS3. f) Espectros CPEL y curvas de gEL versus longitud de onda de la estructura de tres capas compuesta por W3-(RFSY/RFSB) y W3-(RFRY/RFRB). (Fuente: Angew. Chem. Int. Ed.)
Resumen
El equipo de Chen Chuanfeng y Lü Haiyan de la Academia de Ciencias de China diseñó y sintetizó con éxito un par de enantiómeros de emisiones múltiples (R) -DO-PSeZ y (S)-DO-PSeZ combinando orgánicamente donantes de isómeros conformacionales inducidos por selenio y aceptores de carbonilo quirales en una única estructura molecular. Se descubrió que el enantiómero exhibe emisión de luz blanca tanto en solución como en película delgada, mostrando un alto rendimiento cuántico de fotoluminiscencia y señales de emisión polarizadas en espejo. Investigaciones adicionales demostraron que el enantiómero también exhibe propiedades de electroluminiscencia polarizada circularmente de luz blanca en los OLED. Esta investigación proporciona una estrategia eficaz para el diseño y construcción de materiales multiemisión de una sola molécula y también ofrece una nueva perspectiva para el desarrollo de WCPL de alto rendimiento.
Información del papel
Fotoluminiscencia y electroluminiscencia polarizadas circularmente blancas de alto rendimiento a partir de enantiómeros de emisiones múltiples
Pei Zhao, Wei-Chen Guo, Hai-Yan Lu y Chuan-Feng Chen
Angewandte Chemie Edición Internacional
DOI: 10.1002/anie.202424918 Aviso de derechos de autor: este artículo se reimprime de CBG Information. Los medios o las personas que no deseen ser reimpresos pueden comunicarse con nosotros y lo eliminaremos de inmediato.
