Fizikos fakulteto, Fotonikos ir nanotechnologijų instituto Organinės optoelektronikos grupės mokslininkų kartu su bendraautoriais iš Getės universiteto (Frankfurtas) publikacija, paskelbta tarptautiniame moksliniame žurnale „Angewandte Chemie International Edition", buvo įvertinta kaip geriausia 2022 metų Vilniaus universiteto publikacija. Šiame darbe pirmą kartą pristatoma nauja organinių molekulių grupė, demonstruojanti išskirtinai ilgą vėlyvąją emisiją.
Organinė labai ilga kambario temperatūros fosforescencija, dar vadinama vėlyvąja emisija (angl. afterglow), yra unikalus ir retai sutinkamas procesas vykstantis sužadintose molekulėse, kurio gyvavimo trukmės viršija 100 ms. Pastaruoju metu fotofizikiniai šio fenomeno tyrimai sulaukia itin didelio susidomėjimo bandant suderinti ilgas fosforescencijos gyvavimo trukmes ir kuo aukštesnius emisijos kvantinius našumus. Vėlyvoji emisija organiniuose junginiuose yra labai įdomi ne tik dėl fundamentinių prieštaravimų, bet ir dėl jos suteikiamų visiškai naujų organinių junginių taikymo galimybių, pavyzdžiui, kuriant informacijos kodavimo, įrašymo ir saugojimo prietaisus, ilgai švytinčius organinius žymeklius ar labai specifinius deguonies, temperatūros, pH jutiklius.
Šiame darbe pristatoma visiškai nauja organinių medžiagų klasė – diboraantracenai – demonstruojanti ilgą ir efektyvią vėlyvąją emisiją. Iki šiol šio tipo junginiai nebuvo žinomi kaip kambario temperatūros fosforescencinės medžiagos. VU mokslininkų darbas ypatingas tuo, kad jame pristatoma ne tik pati vėlyvoji emisija, bet ir ypatinga jos kilmė – ilgai trunkanti kambario temperatūros fosforescencija bei ilgai išliekanti termiškai aktyvuota uždelstoji fluorescencija (angl. TADF). Šiame straipsnyje analizuojamos tiek junginių, tiek šio minėto neįprasto proceso savybės. Pademonstruoti skirtingų spalvų – raudonos ir melsvai žalios – vėlyvosios emisijos kvantiniai našumai siekia iki 3 % ir 15 %, gyvavimo trukmės iki 0.8 s ir 3.2 s, o matomos emisijos trukmė net iki 5 s ir 25 s. Rezultatai, gauti tiriant pavienių molekulių, patalpintų polimero sluoksnyje, savybes, yra vieni geriausių iš pastaruoju metu literatūroje sutinkamų. Šioje publikacijoje taip pat aptariama unikalaus proceso atsiradimą šiuose junginiuose lemianti neįprasta jų molekulinė struktūra – stiprus elektronų akceptorius diboraantracenas bei silpni elektronų donorai mesitilo grupės. Tokia junginio konfigūracija lemia aukštesniųjų sužadintųjų būsenų susidarymą ir jų dalyvavimą fotofizikiniuose procesuose. Taip pat pastebėta, kad molekulės pasižymi labai mažomis tiek spindulinėmis, tiek nespindulinėmis fosforescencijos gyvavimo spartomis. Skirtingi šonininiai diboraantraceno pakaitai leidžia realizuoti skirtingas vėlyvosios emisijos spalvas. Svarbu, jog šis darbas palieka daug galimybių tolimesniems moksliniams tyrimams siekiant pakeisti/pagerinti molekulių struktūras ar dar geriau suprasti fotofizikinius reiškinius.
Be anksčiau išvardytų fotofizikinių tyrimų VU mokslininkai pademonstravo minėtų organinių junginių tinkamumą kuriant informacijos įrašymo sluoksnius ar labai jautrius temperatūros jutiklius.
Publikacija:
Diboraanthracene-Doped Polymer Systems for Colour-Tuneable Room-Temperature Organic Afterglow
Justina Jovaišaitė, Sven Kirschner, Steponas Raišys, Gediminas Kreiza, Paulius Baronas, Saulius Juršėnas, Matthias Wagner
Angewandte Chemie InternationalEdition2023, 62, e2022150