Los complejos de exciplex emisores de luz pueden formarse a distancias mucho mayores de lo que se sospechaba, se ha mostrado un equipo liderado por RIKEN. Este descubrimiento podría conducir a sensores y fotodetectores altamente sensibles.

Un exciplex es un complejo en estado excitado formado entre una molécula que dona electrones y otra que acepta electrones. Los exciplex generalmente son de interés por sus favorables propiedades de emisión de luz. En particular, el estado excitado puede someterse fácilmente a un proceso que mejora la eficiencia de los diodos emisores de luz orgánicos (OLED).

Las dos moléculas generalmente tienen que estar a unos pocos nanómetros entre sí para que se forme un exciplex. Sin embargo, colocando el donante de electrones y el aceptor de electrones a cada lado de una capa espaciadora, Yong-Jin Pu del Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente y sus colaboradores han creado exciplex cuando el donante y el aceptor están separados por hasta 70 nanómetros.

El equipo comenzó con una capa espaciadora de 10 nanómetros de espesor, y luego aumentó el espesor en incrementos de 10 nanómetros. Notablemente, La emisión de luz exciplex todavía se veía incluso cuando el grosor del espaciador alcanzaba los 70 nanómetros.

"Intentamos crear un estado exciplex nuevo y único, en el que la molécula donadora de electrones y la molécula aceptora de electrones están separadas por una capa espaciadora gruesa, Pu explica. “El descubrimiento fue una gran sorpresa:el espaciador era mucho más grueso que los espaciadores de 10 nanómetros reportados anteriormente. El grosor excepcional va mucho más allá de las ideas preconcebidas ".

El equipo utilizó cuatro moléculas donantes de electrones diferentes para demostrar que la emisión de luz realmente provenía de la formación del exciplex. "El tipo de molécula donante debe influir en la longitud de onda de emisión del exciplex, debido al cambio de diferencia de energía entre el donante y el aceptor, "Pu explica. Las emisiones variaron tal como se esperaba, confirmando la formación de exciplexes.

Aunque el mecanismo detrás de la formación de exciplex a larga distancia aún no se comprende bien, la capa espaciadora juega un papel importante, Pu dice. El espaciador forma un estado exciplex con la molécula donante y también con la molécula aceptora, los investigadores sospechan (Fig. 1). "La molécula espaciadora se comporta como un aceptor de la molécula donante, y simultáneamente se comporta como donante de la molécula aceptora, Pu dice:"Ahora estamos tratando de comprender el mecanismo y la física oculta de esta formación de exciplex a larga distancia y su emisión".

El equipo también está considerando posibles aplicaciones de su sorprendente descubrimiento, que puede estar fuera de los OLED habituales. "Anticipamos que este exciplex totalmente nuevo podría conducir a sensores o fotodetectores altamente sensibles a estímulos externos, "Pu dice.