La figure montre les principes de conception pour le développement d'un COF 2D réglable capable d'émettre de la lumière blanche. La rotation libre de la liaison intramoléculaire rend l'unité moléculaire de base non émissive. En le restreignant par liaison hydrogène intramoléculaire, il conduit à une émission lumineuse améliorée. Lorsque cela est étendu aux COF 2D qui sont ensuite immobilisés via des liaisons hydrogène intra- et intercouches, il y a encore une amélioration de l'émission dans le spectre de la lumière visible. Crédit :Nature Communications 2018
Les chimistes de NUS ont développé des directives de conception pour un type de plate-forme matérielle qui peut activer et ajuster la capacité d'émission de lumière des molécules organiques pour les applications d'éclairage et d'affichage.
La capacité des matériaux à émettre de la lumière à l'état solide (fluorescence à l'état solide) est une propriété fondamentale qui a de nombreuses applications potentielles, comme dans l'éclairage et les affichages. Il existe une demande croissante de molécules organiques hautes performances destinées à être utilisées dans des affichages et des éclairages flexibles fabriqués à partir de la technologie des diodes électroluminescentes organiques (OLED). Les écrans OLED sont plus fins et plus flexibles que les écrans à cristaux liquides (LCD) conventionnels. Cependant, la plupart des molécules organiques ne sont pas capables d'émettre efficacement de la lumière à l'état solide.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Loh Kian Ping du département de chimie, NUS a développé des directives de conception pour les cadres organiques covalents (COF) bidimensionnels (2-D) qui peuvent être utilisés efficacement pour activer et ajuster sa fluorescence à l'état solide. Les COF sont des polymères cristallins formés à partir de blocs de construction moléculaires organiques qui sont fortement liés par des liaisons covalentes. Ces blocs de construction moléculaires organiques sont généralement non émissifs. L'équipe de recherche a démontré que la couleur d'émission lumineuse du COF peut passer du bleu au vert puis au jaune. Même l'émission de lumière blanche est possible. Par rapport aux petites molécules organiques fluorescentes, ce type de plate-forme matérielle peut fournir une plus grande émission lumineuse et une gamme de couleurs plus large et peut potentiellement être appliqué à la détection, applications d'éclairage et d'affichage.
La photoluminescence des matériaux organiques en couches est généralement éteinte. Cela est dû à l'empilement π-π ou à la rotation des liaisons qui provoque une dissipation non émissive de l'énergie de photoexcitation. Ce type de plate-forme COF surmonte le problème en limitant la rotation des liaisons intramoléculaires via des liaisons hydrogène intra- et intercouches parmi les couches COF empilées.
Monsieur Li Xing, un doctorat étudiant travaillant sur ce projet, mentionné, « La plate-forme COF offre une flexibilité dans la conception structurelle et la modification du matériau. En ajustant la fonctionnalité de chaîne latérale et le linker pour la plate-forme COF, les propriétés d'émission de lumière du matériau peuvent être modifiées pour s'adapter à différentes applications."
"Des unités moléculaires hautement émissives peuvent être incorporées dans ce système pour améliorer encore l'efficacité des émissions, " a ajouté le professeur Loh.
