Polimērie izstarotāji ar kontrolējamu termiski aktivēto aizturēto fluorescenci no šķīdumiem iegūstamajiem OLED. (PoliTAAFs) (2019–2021)

Projekta vadītājs no Latvijas puses: Mārtiņš Rutkis, Cietvielu fizikas institūts, Latvijas Universitāte

Organiskās gaismu emitējošās diodes (OLED) tiek plaši izmantotas displejos un apgaismojumā, līdz ar ko turpina augt pieprasījums pēc efektīviem, pietiekoši lētiem un nekaitīgiem OLED izstarotājiem. Par vispiemērotākajiem OLED izstarotājiem pašlaik ir atzīti pilnīgi organiskie materiāli, kuri uzrāda termiski aktivēto aizturēto fluorescenci (TADF). Iemesli tam ir, ka tie nesatur dārgos un neveselīgos cēlmetālus, izstaro gaismu, izmantojot gan singleta, gan tripleta elektriski ierosinātos stāvokļus, kā arī ir piemēroti diožu izgatavošanai zemtemperatūras apstākļos. Uz šo brīdi ir radīti daudzi mazmolekulārie TADF izstarotāji, kamēr ziņu par polimēriem TADF izstarotājiem ir maz, kaut arī tieši polimērie izstarotāji ir nepieciešami ar šķīdumu tehnoloģiju ražotajiem zemo izmaksu OLED. Šādas ierīces arī var pataisīt stabilākas ilgtermiņā, uzlabojot uz polimēru bāzes veidoto gaismu emitējošo slāņu morfoloģisko stabilitāti. Galvenais trūkums šādām ierīcēm ir, ka polimērie TADF izstarotāji vēl aizvien uzrāda zemākus efektivitātes rādītājus nekā mazmolekulārie TADF izstarotāji; cēloņi tam ir grūtības sasniegt pietiekami šauru singleta un tripleta līmeņu starpību un samazināt bezizstarojuma pāreju īpatsvaru lielmolekulārajos materiālos.

Mēs piedāvājam jaunu stratēģiju efektīvai polimēro TADF izstarotāju izstrādei, kontrolējot iekšmolekulārās un starpmolekulārās lādiņa pārneses raksturlielumus caur ūdeņraža saišu izmantošanu.

Leģējošie savienojumi saturēs vairākas ūdeņraža saites donorgrupas, kuras būs komplimentāras pie polimēra pamatvirknes piepotētajiem fragmentiem ar vairākām ūdeņraža saites akceptorgrupām. Šādi inducētās pašsakārtošanās rezultātā potenciālajos TADF polimērmateriālos tiks sasniegts neliels attālums starp singleta un tripleta līmeņiem (konfigurācija ar telpiski atdalītajiem donoriem un akceptoriem), kā arī mazināsies enerģijas zudumi. Šī projekta ietvaros ir paredzēts attīstīt piedāvāto stratēģiju, kura ļauj ģenerēt neskaitāmus daudzumus funkcionālo TADF polimēru sistēmu. Projekta mērķis līdz ar to ir izstrādāt un sintezēt polimēros izstarotājus ar kontrolējamu termiski aktivēto aizturēto fluorescenci, kas būtu izmantojami ar šķīdumu tehnoloģiju ražotajiem OLED un perovskītu LED. No tā izriet šādi pamatuzdevumi:

  • molekulu struktūru projektēšana un kvantu ķīmiskā modelēšana;
  • potenciālo monomēru un polimēru sintēze;
  • iegūto produktu raksturošana;
  • jauno izstarotāju termiskā, elektroķīmiskā, optiskā, fotoelektriskā un TADF analīze;
  • OLED un perovskītu LED izgatavošana un raksturošana.

Hibrīdās OLED–perovskītu LED ierīces tiks arī pārbaudītas uz iespējām radīt balto gaismu emitējošās diodes, kombinējot zilo gaismu no šajā projektā radītajiem OLED ar oranždzelteno gaismu no perovskītu starojošā slāņa. Projekta starpdisciplinārajai komandai ir nepieciešamā pieredze projekta mērķu sasniegšanai.