Les cellules de chimiluminescence électrogénérées (ECL), caractérisées par leur nature auto-émissive, ont suscité un intérêt significatif pour les applications d'affichage prospectives en raison de leur structure simple et de leur processus de fabrication simple. Ces cellules sont créées en prenant en sandwich une couche émettrice à base de solution entre deux électrodes transparentes. Néanmoins, par rapport à d'autres dispositifs auto-émissifs tels que les diodes électroluminescentes (DEL) et les LED organiques, les performances luminescentes des cellules ECL restent médiocres et sont actuellement en cours d'amélioration.
En revanche, les complexes d’iridium sont largement utilisés dans les LED organiques efficaces en raison de leur capacité à produire des émissions phosphorescentes à température ambiante à partir de leurs états excités. Les couleurs d'émission peuvent être facilement ajustées en changeant de ligands, et les chercheurs ont exploré leurs propriétés en utilisant des méthodes théoriques et expérimentales.
Dans une étude récente dirigée par le professeur agrégé Takashi Kasahara et Nanami Ichinohe, étudiante en maîtrise à l'université Hosei, et incluant des collaborateurs de l'université de Fukui et de l'université nationale Cheng Kung, les chercheurs ont réussi à concevoir une cellule ECL hautement luminescente en utilisant un complexe d'iridium et un médiateur. Cette étude a été publiée dans la revue Electrochemistry .
Selon le Dr Kasahara, « l'ECL est un phénomène d'émission de lumière induit par une réaction de transfert d'électrons entre le radical anion et le cation du matériau luminescent. Bien que les solutions ECL classiques aient été généralement préparées en dissolvant des quantités spécifiques d'un seul matériau luminescent dans un solvant organique, dans cette étude, nous avons préparé une solution contenant deux matériaux luminescents."
Les deux matériaux luminescents utilisés dans l'étude étaient un complexe d'iridium phosphorescent jaune (Ir(BT)2 (acac)) et un matériau fluorescent retardé activé thermiquement (TADF) bleu ciel, étiqueté 2CzPN, servant de médiateur redox. Pour la configuration expérimentale, trois variantes de solutions ECL ont été créées et évaluées à l’aide de cellules microfluidiques développées par l’équipe de recherche. Parmi ces solutions, deux contenaient exclusivement le complexe d'iridium et le médiateur, tandis que la troisième incorporait les deux composants.
La cellule microfluidique ECL, incorporant les deux composants, a présenté une émission ECL jaune vif résultant d'une réaction de transfert d'électrons entre le cation radical Ir(BT)2 (acac) et l'anion radical de 2CzPN. Il a été observé qu'il atteignait une luminance maximale supérieure à 100 cd m −2 et un rendement de courant maximum de 2,84 cd A −1 .
Ces valeurs représentent les valeurs les plus élevées rapportées pour les cellules ECL basées sur un complexe d'iridium. Notamment, la luminance de cette cellule dépassait de plus de deux ordres de grandeur celle de la cellule ECL sans 2CzPN. En 2023, les auteurs ont également amélioré les performances luminescentes de la cellule ECL fluorescente jaune en utilisant le médiateur. Cela a amené les auteurs à conclure que le système ECL développé s'applique non seulement aux matériaux fluorescents mais également aux matériaux phosphorescents.
"Nous espérons que ce système ECL utilisant le médiateur redox sera activement étudié par de nombreux groupes de recherche à travers le monde et contribuera aux futures applications d'affichage auto-émissives basées sur des solutions hautement luminescentes et efficaces", déclare Dr Kasahara.
En résumé, les chercheurs ont réussi à concevoir une cellule ECL jaune phosphorescente incorporant un complexe d'iridium et un médiateur rédox. Cette cellule présente la luminance la plus élevée jamais rapportée pour les cellules à base de complexe d'iridium et devrait ouvrir la voie au développement d'écrans basés sur l'ECL de nouvelle génération.
Plus d'informations : Nanami ICHINOHE et al, Cellule de chimiluminescence électrogénérée phosphorescente jaune basée sur un complexe d'iridium cyclométallé avec un médiateur redox, Electrochimie (2024). DOI :10.5796/électrochimie.23-00147
Fourni par l'Université Hosei
