Российские химики придумали, как синтезировать координационные органические соединения неодима для создания органических светодиодов. Они могут излучать свет в ближнем инфракрасном диапазоне под действием ультрафиолетового излучения или электрического тока с рекордной эффективностью. О результатах своей работы ученые сообщили в журнале Dyes and Pigments.

Технология органических светодиодов (OLED) становится с каждым годом все распространеннее. Источники света нового типа все активнее проникают на рынок. Они имеют высокую яркость, низкое энергопотребление, и их довольно просто создавать. В основном OLED используют в дисплеях и экономичных осветительных панелях, но в последнее время для этой технологии открываются перспективы и в других областях науки и техники.

Большая часть коммерческих OLED-устройств создаются на основе металлоорганических соединений металлов платиновой группы — иридия, платины, осмия — или полимеров. Однако их практически нельзя использовать в источниках ИК-излучения. С другой стороны, комплексные соединения некоторых редкоземельных металлов, наоборот, обладают высоким потенциалом к созданию света этого диапазона. Такие координационные соединения представляют собой комплекс, в основе которого лежат ионы металла, соединенные с органическими молекулами — лигандами.

Главная проблема на пути синтеза эффективных люминесцентных материалов — это подбор структуры органического окружения, ведь необходимо, чтобы оно хорошо поглощало возбуждающее излучение и затем с минимальными потерями передавало энергию на центральный ион, который и отвечает за генерацию инфракрасного излучения.

В ходе работы авторы получили ряд соединений, различающихся по структуре органического окружения. Затем они проанализировали строение, физические и химические свойства этих веществ и провели теоретические расчеты их структуры. Оказалось, что новые материалы облают аномально высокой интенсивностью свечения в области 800–900 нм — это не характерно для соединений такого типа. Кроме того, ученые протестировали новые люминофоры в составе OLED-структур. Для неоптимизированных диодов максимальная эффективность составила довольно высокие 0,4 мкВт/Вт (на длине волны 900 нм).

«Используя опыт по созданию ярких люминофоров видимого диапазона, мы смогли подобрать органическое окружение для иона неодима так, чтобы внутри координационного соединения достигалась эффективная передача энергии. Мы создали лиганды на основе азотсодержащих гетероциклических фрагментов, благодаря чему смогли достичь эффективного преобразования ультрафиолетового света в инфракрасное излучение. Этот показатель составил порядка 2%, что в настоящее время является рекордно высоким значением», — рассказывает участник проекта по гранту Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, ведущий научный сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева РАН Илья Тайдаков.