Las moléculas fotoluminiscentes, capaces de absorber y reemitir luz, desempeñan un papel importante en el desarrollo de tecnologías como diodos emisores de luz, sensores y pantallas. Entre ellos, las disposiciones ordenadas de moléculas electrónicas π, como los cristales de complejos de organoplatino (II), donde un ion platino (II) está coordinado por ligandos orgánicos en una disposición cuadrada-planar, destacan por sus aplicaciones en pantallas flexibles energéticamente eficientes. .
Sin embargo, su luminiscencia en estado sólido es de corta duración debido a la interacción entre excitones (pares electrones-huecos unidos) de moléculas vecinas. Para abordar este problema, se introducen moléculas extrañas voluminosas en la estructura molecular para prevenir o minimizar las interacciones electrónicas entre moléculas.
Utilizando esta estrategia, un equipo de investigación dirigido por el profesor Hiromitsu Maeda de la Universidad Ritsumeikan, Japón, mejoró recientemente la fosforescencia en estado sólido en múltiples complejos de organoplatino (II), aumentando la fosforescencia hasta 75 veces.
"La disposición ordenada espacial y electrónicamente aislada de moléculas electrónicas π emisoras es un punto principal para la preparación de materiales emisores de estado sólido. Este concepto se puede utilizar en materiales para electrónica orgánica, en particular diodos emisores de luz orgánicos para pantallas flexibles", explica Profesor Maeda.
En su estudio publicado en Chemical Science el 5 de diciembre de 2023, el equipo de investigación sintetizó dipirrolildiketona Pt II complejos que constan de cuatro ligandos C ^ N diferentes. Estas moléculas muestran una fuerte fosforescencia en solución, pero muestran una fosforescencia extremadamente débil en estado sólido debido a la autoasociación.
Para mejorar su luminosidad en estado sólido, el equipo introdujo pares iónicos compuestos por un anión cloruro y contracationes de tetraalquilamonio:TPA + (tetrapropilamonio), TBA + (tetrabutilamonio) y TPeA + (tetrapentilamonio). Esto dio como resultado conjuntos de emparejamiento iónico que consisten en Pt II de unión a iones cloruro. complejos y contraataques.
Los iones cloruro se unen al Pt II se complejan mediante enlaces de hidrógeno, mientras que los cationes forman capas entre las moléculas electrónicas π. El análisis de rayos X confirmó la estructura rígida del complejo, donde Pt II los complejos están separados por cationes en disposiciones carga por carga.
Al aislar las moléculas electrónicas π entre sí, los investigadores mejoraron las propiedades luminiscentes de los complejos de organoplatino (II) en estado sólido. En comparación con los estados originales libres de aniones donde el complejo no está unido al ion cloruro, la intensidad relativa de la fosforescencia en Cl - -encuadernación Pt II Los complejos con cationes mostraron mejoras que oscilaron entre el 1% y el 7,5%, un aumento de 75 veces con respecto a la molécula original.
La luminiscencia también dura mucho más, y ciertos conjuntos de pares iónicos logran una vida útil de emisión casi 200 veces mayor que la del Pt II monomérico. complejo. Los estudios teóricos que utilizan cálculos DFT revelaron que la estructura de empaquetamiento carga por carga evita la deslocalización de la función de onda del electrón sobre Pt II complejos.
"Hasta donde sabemos, hasta el momento no se ha demostrado tal mejora de la fosforescencia a temperatura ambiente mediante unión de aniones y ensamblaje de pares iónicos", comenta el profesor Maeda.
Esta estrategia se puede utilizar para diseñar materiales emisores y mejorar la fosforescencia de materiales de estado sólido para aplicaciones novedosas.
"La química del ensamblaje por pares iónicos de moléculas electrónicas π cargadas es un tema nuevo en un área de investigación de la química supramolecular. Comprender las interacciones entre especies cargadas y la formación de estructuras ensambladas a través de la investigación afectará en un futuro diseño y fabricación de compuestos funcionales. Conjuntos de pares iónicos, como materiales conductores eléctricos eficientes, materiales ferroeléctricos y transferencia quiral en pares iónicos, y los conjuntos de pares iónicos exhiben propiedades ópticas fascinantes", concluye el profesor Maeda.
Más información: Yohei Haketa et al, Fosforescencia mejorada en estado sólido de sistemas π de organoplatino mediante ensamblaje de pares iónicos, Ciencias químicas (2023). DOI:10.1039/D3SC04564A
Proporcionado por la Universidad Ritsumeikan
