I complessi eccipleti emettitori di luce possono formarsi su distanze molto maggiori di quanto mai sospettato, un team guidato da RIKEN ha dimostrato. Questa scoperta potrebbe portare a sensori e fotorivelatori altamente sensibili.

Un exciplex è un complesso di stato eccitato formato tra una molecola che dona elettroni e una che accetta elettroni. Gli exciplex sono generalmente interessanti per le loro proprietà favorevoli di emissione di luce. In particolare, lo stato eccitato è prontamente in grado di subire un processo che migliora l'efficienza dei diodi organici a emissione di luce (OLED).

Le due molecole di solito devono trovarsi a pochi nanometri l'una dall'altra affinché si formi un exciplex. Però, posizionando il donatore di elettroni e l'accettore di elettroni su entrambi i lati di uno strato distanziatore, Yong-Jin Pu del RIKEN Center for Emergent Matter Science ei suoi collaboratori hanno creato exciplex quando il donatore e l'accettore si trovano a una distanza massima di 70 nanometri.

Il team ha iniziato con uno strato distanziatore spesso 10 nanometri, e quindi aumentato lo spessore con incrementi di 10 nanometri. Sorprendentemente, l'emissione di luce exciplex era ancora visibile anche quando lo spessore del distanziatore raggiungeva i 70 nanometri.

"Abbiamo cercato di creare un nuovo e unico stato exciplex, in cui la molecola donatrice di elettroni e la molecola accettore di elettroni sono separate da uno spesso strato distanziatore, " Pu spiega. "La scoperta è stata una grande sorpresa:il distanziatore era molto più spesso dei distanziatori da 10 nanometri riportati in precedenza. Lo spessore eccezionale va ben oltre i preconcetti precedenti."

Il team ha utilizzato quattro diverse molecole donatrici di elettroni per dimostrare che l'emissione di luce proveniva realmente dalla formazione di exciplex. "Il tipo di molecola donatrice deve influenzare la lunghezza d'onda di emissione dell'exciplex, a causa della variazione della differenza di energia tra donatore e accettore, " spiega Pu. Le emissioni sono variate proprio come previsto, confermando la formazione di ecciplessi.

Sebbene il meccanismo alla base di tale formazione di exciplex a lunga distanza non sia ancora ben compreso, lo strato distanziatore gioca un ruolo importante, Pu dice. Il distanziatore forma uno stato ecciplesso con la molecola donatrice e anche con la molecola accettore, i ricercatori sospettano (Fig. 1). "La molecola spaziatrice si comporta come un accettore della molecola donatrice, e si comporta contemporaneamente da donatore alla molecola accettore, "Può dice. "Stiamo ora cercando di capire il meccanismo e la fisica nascosta di questa formazione di ecciplessi a lunga distanza e la sua emissione".

Il team sta anche valutando possibili applicazioni della loro sorprendente scoperta, che può trovarsi al di fuori dei soliti OLED. "Prevediamo che questo exciplex totalmente nuovo potrebbe portare a sensori o fotorilevatori altamente sensibili agli stimoli esterni, "Può dice.