Rosnące zapotrzebowanie na sztuczne światło przyspieszyło rozwój badań nad materiałami emitującymi światło po odpowiednim wzbudzeniu oraz bazujących na nich energooszczędnych rozwiązań takich jak czujniki optyczne, wyświetlacze czy bioobrazowanie. Dlatego naukowcy intensywnie poszukują nowych materiałów luminescencyjnych, zwanych też luminoforami.

Luminofory oparte na kompleksach metali z grupy głównej pierwiastków układu okresowego cieszą się w ostatnich latach dużym zainteresowaniem. Zaletą stosowania kompleksów metali jest możliwość dostosowywania ich właściwości fotofizycznych.

Od czasu przełomowego zastosowania molekularnego kompleksu Alq3 (materiału generującego światło) w diodach LED w 1987 roku różne kompleksy glinu badano pod kątem ich właściwości fotofizycznych. Zaletą glinu jest również dostępność w skorupie ziemskiej.

Ostatnio naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) i Politechniki Warszawskiej pod kierownictwem prof. Janusza Lewińskiego we współpracy z prof. Andrew E. H. Wheatley’em z Uniwersytetu Cambridge, opracowali nową klasę wysoce luminescencyjnych kompleksów glinoorganicznych.

Wyniki pracy opublikowało pismo Angewandte Chemie International Edition https://doi.org/10.1002/anie.202501985

“Czerpiąc inspirację z wcześniejszych prac i materiałów wzorcowych, takich jak Alq3, badacze zsyntetyzowali nową serię unikalnych tetramerycznych, chiralnych na centrum metalicznym, alkilowoglinowych kompleksów [(R′-anth)AlR]4, zawierających łatwo dostępne ligandy z grupy aminokwasów aromatycznych. Te oryginalne glinoorganiczne pochodne kwasu antranilowego wykazują wyjątkowo obiecujące właściwości optoelektroniczne” - czytamy w komunikacie prasowym IChF PAN.

Badania fotofizyczne wykazały, że antranilany na bazie glinu wykazują wydajność kwantową fotoluminescencji sięgającą 100 proc. w stanie stałym. Wykazano, że subtelne modyfikacje ligandów znacznie zwiększają wydajność emisji, otwierając nowe ścieżki projektowania zaawansowanych materiałów luminescencyjnych tej klasy.

„Zmieniając podstawniki na atomie azotu z atomu wodoru na grupę metylową i fenylową, opracowaliśmy serię luminoforów, które wykazują słabą do doskonałej wydajność, dostarczając pochodną [(Ph-anth)AlEt]4, która osiąga maksimum wydajności kwantowej fotoluminescencji w fazie skondensowanej, co jest bezprecedensowe dla kompleksów glinu” - zauważa dr Iwona Justyniak, cytowana w prasowym komunikacie.

Zaprezentowana praca jest krokiem milowym w projektowaniu nowych, łatwo dostępnych, wysoce wydajnych materiałów fluorescencyjnych. Prostota modyfikacji szkieletu ligandu oferuje możliwość dalszego ulepszania układu w celu osiągnięcia większej stabilności chemicznej i umożliwia modulację właściwości optycznych, co przybliża do praktycznych zastosowań, zwłaszcza w technologiach takich jak OLED, ekrany wyświetlaczy i czujniki.

Badania uzyskały finansowanie z Narodowego Centrum Nauki (NCN) - Grant OPUS 19.(PAP)

Nauka w Polsce

ekr/ agt/