有機長蓄光材料達高性能化

 

刊登日期:2021/12/27
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日本九州大學發表,與沖繩科學技術大學院大學(OIST)成功地以不含稀有金屬之有機材料,實現了長蓄光發光(Long Persistent Luminescence)材料的高性能化。

有機材料的電荷分離比無機材料更為困難,且由於生成的電荷會立即重新結合,因此難以實現蓄光發光。研究團隊於2017年在全球率先提出將具有電子供體性質與電子受體性質的2種有機材料混合,並在加熱熔解的薄膜中獲得蓄光發光之研究報告。但由於電子和電洞在薄膜中呈現不穩定的狀態,而有容易與氧反應後消光的問題。此外,蓄光發光的發光可持續性停留在市售無機蓄光材料的1/100左右,可吸收光的波長也侷限於紫外光附近。

此次研究團隊重新調整了分子設計,以利於在電荷分離過程中形成相對穩定的電子與電洞,且將有機薄膜內部設計成讓相對穩定的電洞擴散,而非高反應性的電子擴散之狀態,藉此大幅降低與氧等元素的反應。

此外,透過添加電洞陷阱(Hole Trap)材料,成功地達到電洞與電子分離狀態的穩定化。除了紫外光之外,新材料能吸收可見光,呈現出蓄光發光,藉此實現了在氮氣條件下的性能提升約10倍,在大氣環境下亦能發揮機能性之有機蓄光材料。

此項研究成果實現了有機材料電荷分離狀態的穩定化,今後研究團隊將進一步提升電荷分離的效率,以期達到與無機材料相匹敵的蓄光發光能力。此外,穩定的電荷分離狀態不僅可利用於蓄光材料的開發,並可望應用於熱致發光、光刺激發光等目前有機材料難以實現之光機能材料的研究。


資料來源: https://www.kyushu-u.ac.jp/f/46109/21_11_30_01.pdf
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