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Aug 02, 2023
複数のドナー
Scientific Reports volume 13、記事番号: 7644 (2023) この記事を引用 2175 アクセス 2 引用 2 Altmetric Metrics の詳細 かなり多様なドナー - アクセプター (D-A) の組み合わせにより、
Scientific Reports volume 13、記事番号: 7644 (2023) この記事を引用
2175 アクセス
2 引用
2 オルトメトリック
メトリクスの詳細
非常に多様なドナー - アクセプター (D-A) の組み合わせにより、高効率の熱活性化遅延蛍光 (TADF) 材料を実現できる可能性が得られます。 複数の D-A タイプの化合物は、安定性と効率の点で有望な TADF 材料ファミリーの 1 つです。 ただし、直線的に結合した単一の D-A 分子に使用される部分の幅広い選択にもかかわらず、これらのエミッターは常にカルバゾールベースのドナーで構成されています。 ここでは、ヘテロドナー設計として、9,10-ジヒドロ-9,9-ジメチルアクリジン（DMAC）とカルバゾールの2つの異なるドナーユニットを備えた多重D-A型TADF化合物を開発しました。 新しいエミッターは、極性媒体混合物や高濃度などのさまざまな条件で高いフォトルミネッセンス量子収率 (PLQY) を示します。 有機発光ダイオード (OLED) は、適度に高い外部量子効率 (EQE) を示しました。 さらに、複数の D-A 型分子は単一の D-A 型分子よりも優れた光安定性を示す一方、OLED の動作安定性には他の要因が支配的であることを明らかにしました。
熱活性化遅延蛍光 (TADF) は有機発光ダイオード (OLED) の第 3 世代エミッターとして登場しており、逆項間交差 (RISC) を通じて一重項励起子と三重項励起子の両方を容易に取得できるため、100% の内部量子効率 (IQE) が得られます。 )1. この現象は、最低励起一重項状態と三重項励起状態 (S1 および T1) の間に小さな一三重項エネルギー ギャップ (ΔEST) があるため、室温で発生します。これは、最高被占分子軌道 (HOMO) と最低励起分子軌道 (HOMO) を空間的に分離することで実現できます。空分子軌道 (LUMO)。 したがって、TADF エミッターの独自の分子設計は、さまざまなタイプのドナー (D) ユニットとアクセプター (A) ユニットに基づいています 2、3、4、5。 TADF の研究分野における最近の関心は、RISC 速度 (kRISC) の最大化など、速度定数の制御に関連しています6、7、8、9、10、11、12、13、14。 高速 kRISC は長寿命の三重項励起子を減らすことができ、これは励起子の損失と効率のロールオフの減少に寄与すると考えられます 15,16。 蛍光エミッターは一般に、高エネルギー三重項励起子を含むリン光や TADF エミッターよりも優れた安定性を示すため、高速 kRISC のもう 1 つの期待される利点は、TADF のアプリケーションにおける長年の深刻な問題であるデバイスの耐久性の向上です。 、19、20。 しかし、デバイスの耐久性、kRISC、分子構造の関係はまだ包括的に理解されていません。 例えば、4CzIPN に代表されるカルバゾール供与体とベンゾニトリル受容体を有する一連の化合物は、中程度の高速 kRISC (約 106 s-1) にもかかわらず、満足のいく高い安定性を達成しました 1,21。 化学構造の観点から見ると、複数のドナーユニットにより、D-A 相互作用や電荷移動 (CT) 強度の変化だけでなく、分子内 π-π 相互作用や非局在化効果も可能となり、これが高い安定性に関連している可能性があります 22。 さらに、第 2 ドナー単位を導入するヘテロドナー戦略は、光物理的特性に加えて安定性をさらに改善する可能性があります 23,24。 ただし、複数のヘテロドナー設計は常に、親カルバゾールや 3,6-二置換カルバゾールなどのカルバゾールベースのドナーに基づいています 25、26、27、28、29。 したがって、異なる種類のドナーを組み込み、直線的に結合した単一の D-A 分子と比較することにより、複数のヘテロドナー戦略を検証することが望まれます。
この論文では、2Cz2DMAC2BN（図1、挿入図）と名付けられた、2つのカルバゾール（Cz）、2つの9,10-ジヒドロ-9,9-ジメチルアクリジン（DMAC）、そして中央のフェニル環に結合した 2 つのベンゾニトリル (BN) ユニット。 DMAC ベースのエミッターは、Cz と比較して DMAC のドナー性が強く、構造がよりねじれているため、強力な CT を形成します。 2Cz2DMAC2BN は弱いアクセプター部分と組み合わせることで、空色から緑色までの発光色が現れ、リファレンスエミッターの多様な選択が可能になります。 さらに、高いフォトルミネッセンス量子収率 (PLQY) と小さい ΔEST は、2Cz2DMAC2BN の効率的な TADF 特性を証明します。 したがって、同様の光物理的特性を持ついくつかの異なるタイプの優れた TADF 材料の安定性が比較されました。 これらの化合物の光物理学的パラメーターと安定性を分析することで、複数のヘテロドナー設計における構造と特性の関係をより深く理解できるようになります。