Le celle di chemiluminescenza elettrogenerata (ECL), caratterizzate dalla loro natura autoemissiva, hanno raccolto un notevole interesse per potenziali applicazioni di visualizzazione grazie alla loro struttura semplice e al processo di fabbricazione semplice. Queste celle vengono create inserendo uno strato emettitore a base di soluzione tra due elettrodi trasparenti. Tuttavia, rispetto ad altri dispositivi autoemissivi come i diodi a emissione di luce (LED) e i LED organici, le prestazioni luminescenti delle celle ECL rimangono inferiori e sono attualmente in fase di miglioramento.
Al contrario, i complessi di iridio sono ampiamente utilizzati nei LED organici efficienti grazie alla loro capacità di produrre emissioni fosforescenti a temperatura ambiente dai loro stati eccitati. I colori di emissione possono essere facilmente regolati cambiando i ligandi e i ricercatori hanno esplorato le loro proprietà utilizzando metodi sia teorici che sperimentali.
In un recente studio condotto dal professore associato Takashi Kasahara e Nanami Ichinohe, studentessa di un master presso l'Università di Hosei, e comprendente collaboratori dell'Università di Fukui e dell'Università Nazionale di Cheng Kung, i ricercatori hanno progettato con successo una cella ECL altamente luminescente utilizzando un complesso di iridio e un mediatore. Questo studio è stato pubblicato sulla rivista Electrochemistry .
Secondo il Dr. Kasahara, "L'ECL è un fenomeno di emissione di luce indotto da una reazione di trasferimento di elettroni tra l'anione radicale e il catione del materiale luminescente. Sebbene le soluzioni ECL convenzionali siano state generalmente preparate sciogliendo quantità specifiche di un singolo materiale luminescente in un solvente organico, in questo studio abbiamo preparato una soluzione che conteneva due materiali luminescenti."
I due materiali luminescenti utilizzati nello studio erano un complesso di iridio fosforescente giallo (Ir(BT)2 (acac)) e un materiale fluorescente ritardato attivato termicamente (TADF) azzurro cielo, etichettato come 2CzPN, che funge da mediatore redox. Per l'impostazione sperimentale, sono state create e valutate tre varianti delle soluzioni ECL utilizzando celle microfluidiche sviluppate dal gruppo di ricerca. Di queste soluzioni, due contenevano esclusivamente il complesso di iridio e il mediatore, mentre la terza incorporava entrambi i componenti.
La cella ECL microfluidica, che incorpora entrambi i componenti, ha mostrato un'emissione ECL di colore giallo vivido derivante da una reazione di trasferimento di elettroni tra il catione radicale di Ir(BT)2 (acac) e l'anione radicale di 2CzPN. È stato osservato che è stata raggiunta una luminanza di picco superiore a 100 cd m −2 e un'efficienza di corrente massima di 2,84 cd A −1 .
Questi valori rappresentano i valori più alti riportati per le cellule ECL basate su un complesso di iridio. In particolare, la luminanza di questa cella supera quella della cella ECL senza 2CzPN di oltre due ordini di grandezza. Nel 2023, gli autori hanno anche migliorato le prestazioni luminescenti della cella ECL fluorescente gialla utilizzando il mediatore. Ciò ha portato gli autori a concludere che il sistema ECL sviluppato si applica non solo ai materiali fluorescenti ma anche ai materiali fosforescenti.
"Ci aspettiamo che questo sistema ECL che utilizza il mediatore redox sarà attivamente studiato da molti gruppi di ricerca in tutto il mondo e contribuirà a future (probabilmente tra diversi decenni da oggi), applicazioni di display autoemissivi basate su soluzioni altamente luminescenti ed efficienti", afferma Dottor Kasahara.
In sintesi, i ricercatori sono riusciti a progettare con successo una cella ECL fosforescente gialla che incorpora un complesso di iridio e un mediatore redox. Questa cella mostra la luminanza più elevata mai registrata per le celle basate sul complesso di iridio e si prevede che aprirà la strada allo sviluppo di display basati su ECL di prossima generazione.
Ulteriori informazioni: Nanami ICHINOHE et al, Cella di chemiluminescenza elettrogenerata fosforescente gialla basata su un complesso di iridio ciclometallato con un mediatore redox, Elettrochimica (2024). DOI:10.5796/elettrochimica.23-00147
Fornito dall'Università Hosei
