僅一種單分子即可發出白色螢光之新型有機材料

 

刊登日期:2022/9/12
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日本龍谷大學發表發現某種芳香族化合物易於結晶化並發出白色螢光,而此白色螢光無須結合多種發光材料,因此是一項可獲得高純度白色的新型有機材料。
 
白光之於一般電視或發光二極體的照明非常重要,而白光是由發出紅、綠、藍3種或藍、黃2種光的有機材料或無機材料組合產生,有機螢光分子則是其中材料的一種。
 
近年來以單一材料發出白光的螢光材料研究漸受矚目,而龍谷大學多年來持續投入光致變色化合物–二芳基乙烯(Diarylethene)的研究。此次則是在二芳基乙烯衍生物經過氧化閉環製成的多環芳香族化合物1ar結晶中發現在分子內同時出現藍色與黃色的發光現象,因而發出白色螢光。
 
將溶解於有機溶劑中的 1ar如同使用墨水般書寫文字,溶劑在蒸發後會發出白光,故可知此結晶極為容易取得結晶構造。此外,白光是由藍色與黃色螢光混合而成。
 
另在螢光發射光譜方面,進行了藍色螢光與黃色螢光的光譜觀察,發現各自的螢光壽命也不相同。在國際照明委員會(CIE)制訂之色彩表色系統CIE 1931的座標值為(0.31,0.30),非常接近純白數值的座標(1/3,1/3),呈現了高純度的白色。而螢光量子產收率為0.12,已超過實用水準的數值0.1。
 
而在X射線結構分析中,可知1ar 擁有2種旋轉異構體(Rotational Isomer;外側的苯基與中央的多環芳香環之間的旋轉角度不同),並以人字形(Herringbone)方式堆疊。為方便起見,將2種旋轉異構體的結晶構造以藍色與黃色顯示,可知藍色分子之間的重疊較少,分子之間的距離也較遠。因此雖然單分子發出藍色螢光,但由於黃色分子之間的重疊部分較大、分子間距離較小,因而呈現出雙分子準分子發射(Excimer emissions),結合後發出白光。
 
龍谷大學表示,在晶體生長過程中自發形成此類結構且可獲得白光是一個非常有趣的現象,而此項研究成果可望應用於僅由一種發光材料構成新型OLED等發光元件之基礎材料的開發。

資料來源: https://www.ryukoku.ac.jp/nc/news/entry-10988.html
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