Группа исследователей из Института металлоорганической химии имени Г.А. Разуваева РАН (Нижний Новгород), совместно с учеными из Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского и Северо-Западного университета (Китай), синтезировала уникальные молекулярные комплексы олова с передовыми характеристиками фосфоресценции. Эти материалы демонстрируют выдающийся квантовый выход, достигающий рекордных значений для соединений олова, что делает их перспективными кандидатами для применения в современных OLED-дисплеях. Проект реализован при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) под руководством кандидата химических наук Владимира Додонова.
Потенциал фосфоресцирующих соединений олова
Фосфоресценция — это свойство материала излучать свет после поглощения излучения определённой длины волны, причём свечение продолжается не мгновенно, а в течение нескольких микросекунд. Именно такие эффекты лежат в основе высокоэффективных, ярких и экономичных экранов современных телевизоров, смартфонов и световых панелей. Традиционно для OLED и других оптоэлектронных устройств используются соединения иридия, платины и других редких металлов, отличающихся высокой стоимостью и ограниченной доступностью. В связи с этим поиск недорогих, но таких же эффективных альтернатив постоянно ведётся во всем мире.
Уникальные свойства новых комплексов олова
В ходе работы российские и китайские химики синтезировали серию из восьми новых оловоорганических соединений, из которых четыре содержат центральный атом олова, защищённый органическим "каркасом" из атомов азота и углерода. Остальные образцы представляют собой продукты их окисления. Особое внимание заслуживают данные о квантовом выходе фосфоресценции: для лучших комплексов он достиг 82%. Для сравнения, большинство известных соединений олова этого типа показывали менее 7%, что значительно уступает даже самым доступным коммерческим материалам. Такой прогресс позволяет говорить о равных возможностях новых молекул наряду со сложными иридиевыми соединениями, давно зарекомендовавшими себя в производстве дисплеев.
Длительность свечения и термостабильность
Ключевым преимуществом новых молекул является не только их яркость, но и длительность свечения: длительность состояния фосфоресценции составляет 7,6 микросекунд. Такой показатель сопоставим с лучшими образцами иридиевых комплексов (от 1 до 10 микросекунд). Это особенно важно для создания качественных и долговечных OLED-экранов и других устройств, использующих эффекты послесвечения. Добавим, что полученные соединения проявили высокую термостабильность. Яркость свечения сохраняется в диапазоне температур от -196°C до +127°C, что подтверждает их пригодность для использования в электронике, где температурные нагрузки могут быть весьма существенными: температура поверхностей процессоров и чипов достигает 100°C и выше.
Актуальность применения недорогих элементов
В условиях дефицита и высокой цены на традиционные редкие металлы, новые материалы на основе олова открывают принципиально новые возможности для оптоэлектроники и фотоники. Олово привлекает внимание повышенной химической устойчивостью, способностью к яркому красно-оранжевому свечению, а также относительной дешевизной и доступностью. Ранее применение олова в подобных задачах было затруднено склонностью к образованию неактивных агрегатов и чувствительностью к влажности и кислороду. Теперь, благодаря защитному органическому каркасу, удаётся добиться стабильности и высокой эффективности в реальных условиях.
Позитивные перспективы для российской науки и промышленности
Владимир Додонов, руководитель проекта и заведующий лабораторией функциональных металл-органических соединений Института им. Г.А. Разуваева РАН, отметил значимость открытия: "Наши исследования показали, что низковалентные соединения олова могут стать не только активными агентами в химии, но и превосходными люминесцентными материалами. Благодаря этому можно создать новое поколение энергоэффективных светодиодов и датчиков без использования редкоземельных и дорогих переходных металлов. Мы уже ведём работу по созданию прототипа OLED-пикселя на базе этих комплексов и рассчитываем на широкое внедрение технологии в будущем".
Эта разработка демонстрирует интеллектуальный потенциал российских и международных научных коллективов, а также стимулирует технологический прогресс в области органической электроники. Поддержка со стороны Российского научного фонда (РНФ) позволяет ученым уверенно двигаться к созданию новых материалов, способных изменить подходы в производстве дисплеев, осветительных и сенсорных устройств. Комплексы олова — это яркая альтернатива дорогим компонентам, и можно ожидать, что результат этого исследования поможет создать более доступные и надёжные решения для современной индустрии.
Источник: indicator.ru
