Karbazolo ir fluoreno tetrados su aukšta tripletinių būsenų energija

P. Baronas, K. Kazlauskas, A. Gruodis, V. Jankauskas, A. Tomkeviciene, J. Simokaitiene, J. Grazulevicius, S. Jursenas

 

Aukšta tripletinių būsenų energija, didelis krūvininkų judris bei aukštas morfologinis stabilumas kietoje būsenoje yra svarbūs “šeimininko” matricos medžiagos parametrai siekiant ją panaudoti mėlynuosiuose organiniuose šviesos dioduose (OLED, ang. „organic light-emitting diode“). Šiame darbe yra aptariami viengubomis jungtimis sujungti karbazolo ir fluoreno keturnariai dariniai, turintys vienodą centrinę 3,3′-bicarbazolo fragmentą prie kurio šonuose yra jungiamos karbazolo ir fluoreno grupės. Šie keturnariai dariniai buvo susintetinti, ištirtos jų fizinės savybės bei aptarta galimybė juos taikyti kaip “šeimininko” matricą. Skirtingai negu anksčiau ištirtos karbazolo diados, sudėtingos struktūros tetrados pasižymėjo aukšta stiklėjimo temperatūra (iki 105 °C) ir geromis plėvėdaros savybėmis, kas lėmė didelį krūvininkų judrį (iki 10-3 cm2/V/s) kietoje amorfinėje būsenoje. Fluorescencija ir žemos temperatūros fosforescencijos matavimai kartu su tankio funkcionalo teoriniais skaičiavimais leido geriau suprasti molekulių jungimo topologijos įtaką tarpui tarp tripletinio ir singuletinio energijos lygmenų. Aukštos keturnarių darinių tripletinio lygmens energijos (iki 2.9 eV) leidžia teigti apie galimybę panaudoti šiuos darinius kaip “šeimininko” matricą mėlynuosiuose OLED prietaisuose. Didesnė šoninių grupių jungimo pozicijos įtaka tripletinių būsenų energijoms lyginant su įtaka singuletinių būsenų energijoms atskleidžia naujas galimybes optimizuoti šias energijas keturnariams karbazolo ir fluoreno dariniams. Dėka šio darbo buvo įgautas geresnis struktūros ir savybių sąryšio supratimas keturnarėms viengubomis jungtimis sujungtose karbazolo ir fluoreno sistemoms.

Kairėje pusėje: 3,3‘-bikarbazolo darinio (a) ir keturnarių darinių, sudarytų prie centrinio fragmento jungiant periferines karbazolo ir fluoreno grupes (b-d), struktūrinės formulės.

Dešnėje pusėje viršuje: 3,3‘-bikarbazolo ir keturnarių karbazolo ir fluoreno darinių fluorescencijos ir fosforescencijos spektrai. Fluorescencija buvo matuota kambario temperatūroje junginius ištirpinus THF tirpiklyje, tuo tarpu fosforescencija buvo matuota žemoje (20 K) temperatūroje junginius įterpus į polimero matricą. Singuletinio ir tripletinio lygmenų skirtumai ΔE_ST bei fluorescensijos kvantiniai našumai Φ_F nurodyti grafike. Pastebima aiški periferinių grupių bei jų jungimo pozicijos įtaka  energijų tarpui ΔE_ST ir kvantiniam našumui Φ_F.

Dešnėje pusėje apačioje: 3,3‘-bikarbazolo ir keturnarių karbazolo ir fluoreno darinių dreifinio skylių judrio priklausomybė nuo elektrinio lauko stiprio kvadratinės šaknies.