Un chimiste de l'Université RUDN a synthétisé des composés fluorescents avec des molécules de « manège » qui peuvent être utilisées pour créer des affichages économiques avec des LED organiques (OLED). Le noyau de ces molécules est un triangle d'atomes d'argent ou de cuivre, et les éléments organiques y sont liés par des atomes de phosphore qui tournent autour d'eux. Cette géométrie moléculaire pourrait permettre aux chercheurs de créer des écrans OLED plus efficaces. L'article est publié dans Chimie inorganique .

Les écrans avec OLED diffèrent des autres types d'écrans modernes tels que les écrans plasma et LCD. Les OLED ont une luminosité plus élevée, contraste et faible consommation d'énergie. Cependant, ils sont plus chers, et la matière première de leur production, les polymères conducteurs, est toxique, créant des difficultés de production et d'élimination.

Pour réduire le coût des écrans OLED et remplacer les matières premières toxiques, il est possible d'utiliser des composés complexes fluorescents - des molécules avec de petits fragments organiques entourant l'ion central du métal à la place des polymères. Mais à ce jour, il n'y a pas de complexes qui présentent un net avantage en termes de brillance et d'efficacité par rapport aux polymères. Les composés suffisamment efficaces à base d'iridium ou de platine sont chers, et les complexes moins chers avec des ions de métaux de transition ne sont pas efficaces.

Le chimiste de l'Université RUDN, Alexander Smol'yakov, a maintenant découvert des composés pour rendre les écrans OLED beaucoup plus lumineux et plus économiques que les écrans en polymère. Les centres de ces complexes ne sont ni le platine ni l'iridium, mais moins cher du cuivre et de l'argent, qui s'est également avéré plus efficace et moins toxique que les polymères.

Smol'yakov a synthétisé une molécule au centre de laquelle se trouvent trois ions de cuivre ou d'argent monovalents. Pour renforcer cette structure, il l'a stabilisé à l'aide de dérivés du pyrazole, molécules aromatiques avec deux atomes d'azote dans le cycle. Il a utilisé des molécules organophosphorées comme ligands, des donneurs d'électrons entourant l'ion. Dans ce cas, les ions de cuivre et d'argent monovalents forment un noyau à trois centres en forme de triangle, et les ligands rejoignent le noyau par des atomes de phosphore et restent assez mobiles.

À température ambiante, l'énergie des oscillations thermiques est suffisante pour rompre la liaison
entre le phosphore et le métal pendant une courte période. Cependant, il y a deux atomes de phosphore dans une molécule, et il y a trois atomes métalliques. Ainsi, l'un des atomes métalliques est toujours sans paire, et s'il y a un seul phosphore, l'atome de métal l'attire immédiatement, c'est-à-dire le ligand "saute" vers l'ion voisin dans le noyau à trois centres et forme une liaison qui peut être rompue par des fluctuations thermiques.

La molécule se transforme ainsi en une sorte de « manège » moléculaire. Cette configuration fait des complexes stables avec des noyaux d'ions argent, et des complexes avec des noyaux de cuivre monovalent - les composés ne se désintègrent pas immédiatement après la synthèse, comme beaucoup d'autres structures de ce type.

Les chimistes ont découvert qu'une telle structure "de manège" de composés complexes conduit à l'émergence de deux états d'énergie, la transition entre lesquels peut conduire à la luminescence. Dans le cas du cuivre, cette structure a un rendement quantique important, c'est-à-dire le rapport du nombre de photons absorbés et émis est de 41 pour cent.

Ainsi, des chercheurs ont réussi pour la première fois à montrer un rendement quantique suffisamment élevé sur des systèmes, ce qui ouvre de nouvelles opportunités pour de nouveaux écrans OLED. L'étude a été menée conjointement avec des scientifiques d'INEOS RAS et de l'Université d'État de Saint-Pétersbourg.