Интенсивность свечения металлоорганических элементов, применяемых в органических светодиодах, возможно увеличить добавлением фтора. К данному заключению пришли специалисты из Физического института имени П.Н. Лебедева и Института спектроскопии Российской академии наук по результатам проведённых опытов. Эти опыты продемонстрировали, что составы с 13 атомами фтора вдвое лучше трансформируют получаемую энергию в световую, чем аналогичные составы с 2 атомами фтора. На основе данного эффекта возможна разработка энергоэффективных светодиодов для бытовых приборов и наноизлучателей. Итоги проведения эксперимента размещены в издании Dyes and Pigments.
Органические (OLED) светодиоды повсеместно применяются в технических решениях. В частности, экраны на их базе используются в различных гаджетах, телевизионных устройствах, современных фотоаппаратах. Излучение таких светодиодов происходит за счёт взаимодействия органических веществ между собой или с металлами, которые под воздействием электричества либо внешнего освещения начинают сами излучать свет в определённом спектре. Самыми перспективными люминесцентными материалами для OLED считаются соединения ионов металлов с бэта-дикетонами — так называются содержащие кислород органические молекулы. Их главное преимущество — возможность изменения цвета и интенсивности свечения на стадии синтеза. При этом подобные системы обладают малой эффективностью люминесценции — только мизерный процент получаемой энергии трансформируется в свечение, а остальное расходуется в форме тепла.
Предыдущий анализ этой проблемы подтвердил, что её решение возможно путём размещения в молекулах атомов фтора. Базируюсь на данном факте, специалисты из Института имени П.Н. Лебедева и Института спектроскопии создали полифторированные соединения бэта-дикетонов с ионом европия. Это вещество из группы лантаноидов, которые используются в медицинской промышленности для производства антивоспалительных препаратов. Составы отличались числом атома фтора — в разных молекулах их было 3, 4, 7 либо 13.
Для оценки связи числа атомов фтора и эффективности свечения исследователи освещали опытные образцы мгновенными вспышками лазерных лучей и замеряли интенсивность излучения в молекулах. В итоге обнаружено, что рост количества атомов фтора ведёт к существенному повышению эффективности свечения. В частности, молекулы с 13 атомами фтора трансформировали полученный свет в своё излучение вдвое эффективнее, чем молекулы с тремя атомами. Исследователи таким образом сумели увеличить квантовый выход свечения до 56 %, это сравнимо с лучшими образцами подобных материалов.
Разработанные составы способны принести пользу при создании эффективных устройств, излучающих свет. Существенная надобность в них уже имеется в технике. В будущем планируется расширение сферы изучения фторсодержащих комплексов на остальные ионы лантаноидов. Задача — получить возможность целенаправленно разрабатывать эффективные светящиеся материалы с нужными характеристиками.
