Un químico de la Universidad RUDN ha sintetizado compuestos fluorescentes con moléculas "tiovivo" que se pueden utilizar para crear pantallas económicas con LED orgánicos (OLED). El núcleo de estas moléculas es un triángulo de átomos de plata o cobre, y los elementos orgánicos están unidos a él a través de átomos de fósforo que giran a su alrededor. Esta geometría molecular puede permitir a los investigadores crear pantallas OLED más eficientes. El artículo se publica en Química Inorgánica .

Las pantallas con OLED se diferencian de otros tipos de pantallas modernas, como pantallas de plasma y LCD. Los OLED tienen mayor brillo, contraste y menor consumo de energía. Sin embargo, son mas caros, y la materia prima para su producción, polímeros conductores, es tóxica, creando dificultades en la producción y eliminación.

Para reducir el costo de las pantallas OLED y reemplazar las materias primas tóxicas, Es posible utilizar compuestos complejos fluorescentes:moléculas con pequeños fragmentos orgánicos que rodean el ion central del metal en lugar de polímeros. Pero hasta la fecha no existen complejos que muestren una clara ventaja en brillo y eficiencia sobre los polímeros. Los compuestos suficientemente eficaces a base de iridio o platino son caros, y los complejos más baratos con iones de metales de transición no son eficaces.

El químico de la Universidad RUDN, Alexander Smol'yakov, ha descubierto ahora compuestos para hacer que las pantallas OLED sean mucho más brillantes y económicas que las de polímero. Los centros de estos complejos no son platino ni iridio, pero cobre y plata más baratos, que también demostró ser más eficaz y menos tóxico en comparación con los polímeros.

Smol'yakov sintetizó una molécula en el centro de la cual hay tres iones de cobre o plata monovalentes. Para fortalecer esta estructura, lo estabilizó utilizando derivados de pirazol, moléculas aromáticas con dos átomos de nitrógeno en el ciclo. Usó moléculas de organofósforo como ligandos, donantes de electrones que rodean a los iones. En este caso, los iones de cobre y plata monovalentes forman un núcleo de tres centros en forma de triángulo, y los ligandos se unen al núcleo a través de átomos de fósforo y permanecen bastante móviles.

A temperatura ambiente, la energía de las oscilaciones térmicas es suficiente para romper el enlace
entre fósforo y metal por un corto tiempo. Sin embargo, hay dos átomos de fósforo en una molécula, y hay tres átomos de metal. Entonces uno de los átomos de metal siempre está sin par, y si hay un solo fósforo, el átomo de metal lo atrae inmediatamente, es decir, el ligando "salta" al ion vecino en el núcleo de tres centros y forma un enlace que puede romperse mediante fluctuaciones térmicas.

La molécula se convierte así en una especie de "carrusel" molecular. Esta configuración hace complejos estables con núcleos de iones de plata, y complejos con núcleos de cobre monovalente:los compuestos no se descomponen inmediatamente después de la síntesis, como muchas otras estructuras de este tipo.

Los químicos han descubierto que tal estructura de "tiovivo" de compuestos complejos conduce a la aparición de dos estados de energía, la transición entre los cuales puede conducir a la luminiscencia. En el caso del cobre, esta estructura tiene un rendimiento cuántico significativo, es decir, la relación entre el número de fotones absorbidos y emitidos es del 41 por ciento.

Por lo tanto, los investigadores han logrado por primera vez mostrar un rendimiento cuántico suficientemente alto en sistemas, lo que abre nuevas oportunidades para nuevas pantallas OLED. El estudio se realizó en conjunto con científicos de INEOS RAS y la Universidad Estatal de San Petersburgo.