Un chimico della RUDN University ha sintetizzato composti fluorescenti con molecole "giostra" che possono essere utilizzate per creare display economici con LED organici (OLED). Il nucleo di queste molecole è un triangolo di atomi di argento o rame, e gli elementi organici sono legati ad esso attraverso atomi di fosforo che ruotano attorno ad essi. Questa geometria molecolare può consentire ai ricercatori di creare schermi OLED più efficienti. L'articolo è pubblicato su Chimica inorganica .

I display con OLED differiscono da altri moderni tipi di display come i display al plasma e LCD. Gli OLED hanno una luminosità più elevata, contrasto e consumi ridotti. Però, sono più costosi, e la materia prima per la loro produzione, i polimeri conduttivi, è tossica, creando difficoltà nella produzione e nello smaltimento.

Per ridurre il costo dei display OLED e sostituire le materie prime tossiche, è possibile utilizzare composti complessi fluorescenti, molecole con piccoli frammenti organici che circondano lo ione centrale del metallo invece di polimeri. Ma ad oggi, non ci sono complessi che mostrano un chiaro vantaggio in termini di luminosità ed efficienza rispetto ai polimeri. I composti sufficientemente efficaci a base di iridio o platino sono costosi, e complessi più economici con ioni di metalli di transizione non sono efficaci.

Il chimico della RUDN University Alexander Smol'yakov ha scoperto dei composti per rendere i display OLED molto più luminosi ed economici di quelli polimerici. I centri di questi complessi non sono platino o iridio, ma meno rame e argento, che si è dimostrato anche più efficace e meno tossico rispetto ai polimeri.

Smol'yakov ha sintetizzato una molecola al centro della quale ci sono tre ioni di rame o argento monovalenti. Per rafforzare questa struttura, lo stabilizzò usando derivati ​​del pirazolo, molecole aromatiche con due atomi di azoto nel ciclo. Ha usato molecole di organofosforo come ligandi, donatori di elettroni che circondano lo ione. In questo caso, gli ioni di rame monovalente e argento formano un nucleo a tre centri a forma di triangolo, e ligandi si uniscono al nucleo attraverso atomi di fosforo e rimangono abbastanza mobili.

A temperatura ambiente, l'energia delle oscillazioni termiche è sufficiente per rompere il legame
tra fosforo e metallo per un breve periodo. Però, ci sono due atomi di fosforo in una molecola, e ci sono tre atomi di metallo. Quindi uno degli atomi di metallo è sempre senza una coppia, e se c'è un solo fosforo, l'atomo di metallo lo attrae immediatamente, cioè il ligando "salta" allo ione vicino nel nucleo a tre centri e forma un legame che può essere rotto tramite fluttuazioni termiche.

La molecola si trasforma così in una sorta di "giostra" molecolare. Questa configurazione rende complessi stabili con nuclei di ioni d'argento, e complessi con nuclei di rame monovalente:i composti non decadono immediatamente dopo la sintesi, come molte altre strutture di questo tipo.

I chimici hanno scoperto che una tale struttura "giostra" di composti complessi porta all'emergere di due stati energetici, la transizione tra le quali può portare alla luminescenza. Nel caso del rame, questa struttura ha una resa quantica significativa, cioè il rapporto tra il numero di fotoni assorbiti ed emessi è del 41 percento.

Così, i ricercatori sono riusciti per la prima volta a mostrare una resa quantica sufficientemente elevata sui sistemi, che apre nuove opportunità per nuovi display OLED. Lo studio è stato condotto in collaborazione con scienziati di INEOS RAS e dell'Università statale di San Pietroburgo.