Funkcinių grupių įtakos spinduolių morfologinėms ir fotofizikinėms savybėms tyrimas

   

Projekto nr.: 09.3.3.-LMT-K-712-22-0085

Projekto aprašymas:

Koncentruojant dėmesį į organinius puslaidininkius, kurie emisiniame naudojami kaip trečios kartos (TADF) OLED spinduoliai, atrandame visą eilę jau publikuotų struktūrų sudarytų iš elektrondonorinio ir elektronakceptorinio fragmentų. Formuojant naujus spinduolius/matricas plačiausiai naudojami elektrondonoriniai karbazolo, fenoksazino, fentiazino, akridino pakaitai. Pastebima, kad publikuotose struktūrose šie pakaitai (ypač fenoksazino, fentiazino, akridino atveju) dažnai nėra funkcionalizuoti, t.y. prie aromatinių žiedų sistemos nėra prijungta nei elektronų tankį aromatinėje sistemoje didinančių (metoksi-) nei mažinančių (halogenų) grupių. Literatūroje randame plačiai ištirtus metoksikarbazolo darinius, kurie buvo efektyviai panaudoti kaip matricos ir spinduoliai. Įrodyta, kad metoksipakaitai (dėka padidėjusio vandenilinių ryšių tankio) pagerina elektroaktyvių organinių sluoksnių morfologinį stabilumą ir to rezultate efektyvinama krūvininkų pernaša bei prietaiso našumas. Tad atsižvelgus į tai, manome, kad būtų svarbu ir įdomu ištirti kokią įtaką spinduolių fotofizikinėms, fotoelektrinėms, krūvininkų pernašos bei elektroaktyvaus sluoksnio morfologijai galėtų turėti elektrondonoriniai metoksiakridino, metoksifenoksazino ir metoksifentiazino pakaitai.
Taigi šio projekto pagrindinis tikslas yra modifikuoti plačiai naudojamus akridino, fenoksazino, fentiazino elektrondonorinius fragmentus prijungiant vieną arba dvi metoksigrupes ir sekančiame darbo etape juos panaudoti sintetinant naujus spinduolius bei tiriant jų savybes. Kaip elektronakceptorinis fragmentas pasirinktas benzonitrilo arba difenilsulfono fragmentas.

Projekto finansavimas:

ES struktūrinių fondų projektas, finansuojamas Europos socialinio fondo lėšomis pagal 2014–2020 metų Europos Sąjungos fondų investicijų veiksmų programos priemonę Nr. 09.3.3-LMT-K-712 „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“.

Projekto rezultatai:

Siekiant įvertinti metoksipakaitų įtaką puslaidininkių morfologinėms ir fotofizikinėms savybėms, buvo sumodeliuoti ir susintetinti keturi nauji junginiai, turintys elektronakceptorinį benzonitrilo fragmentą, bei fenotiazino, akridino, 2-metoksifenotiazino ir 2,7-dimetoksiakridino elektrondonorinius fragmentus. Junginių potencialas įvertintas kvantinės chemijos metodais. Tiksliniams junginams būdingas minimalus HOMO/LUMO orbitalių persidengimas bei nedidelės sužadintų būvių singletinės ir tripletinės energijų vertės (0,1-0,2 eV). Galutiniai junginiai gauti nukleofilinės pakeitimo reakcijos metu naudojant 4-fluoro-3-(trifluorometil)benzinotrilą bei atitinkamus fenotiazino ar akridino chromoforus. Junginių struktūros identifikuotos masių spektrometrijos, rentgenostruktūrinės kristalografinės analizės (XRD) bei branduolių magnetinio rezonanso metodais. XRD metodu gauti duomenys patvirtina tai, kad metoksi- pakaitus turinčių junginių kristalinėse gardelėse užregistruotas didesnis tarpmolekulinių (vandenilinių) sąveikų tankis. Tiriniant termines savybes nustatyta, kad stabilius molekulinius stiklus geba sudaryti tik metoksi- pakaitus turintys junginiai (57 °C – 58 °C). Suplanuotų junginių tolueno tirpalų absorbcijos kreivių krašto skaitinės bangų ilgio vertės svyruoja nuo 440 nm iki 470 nm. Tuo tarpu fluorescencijos kreivių, užrašytų iš sluoksnių, tolueno ir THF tirpalų, maksimumo vertės patenka atitinkamai į šiuos intervalus: 481 – 572 nm, 511 – 628 nm ir 551 – 649 nm. Be to, užfiksuotas solvatochromizmo reiškinys, t.y. poliškesniame THF tirpiklyje junginių fluorescencijos kreivės yra pasislinkusios 40-60 nm raudonųjų regimojo spektro bangų kryptimi lyginant su atitinkamų junginių kreivėmis užrašytomis iš tolueno tirpalų. Fotoliuminescencijos (FL) kvantinės išeigos sluoksniuose siekia 20 %. Taip pat iš medžiagų tolueno tirpalų užrašytų FL gesimo kreivių nustatytos FL gyvavimo trukmės yra nanosekundžių eilės dydžiai. Tiriant termiškai aktyvuotos uždelstosios fluorescencijos fenomeną atliekami papildomi fotofizikiniai tyrimai.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2020-11-03 - 2021-04-30

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas