Нижегородские исследователи вместе с коллегами из Китая получили новую серию соединений на основе олова с феноменально высокой эффективность фосфоресценции — до 82% при кристаллическом состоянии образцов. Материалы излучают в красно-оранжевой области и продолжают светиться около 7,6 микросекунды после возбуждения. Эти показатели сравнимы с дорогостоящими иридиевыми комплексами, применяющиеся в OLED-матрицах.
Фосфоресценция — механизм, обеспечивающий яркость и энергоэффективность современных дисплеев. До сих пор промышленность опиралась на соединения иридия, платины и других редких металлов, стоимость и дефицит которых ограничивают масштабирование технологий. Комплексы олова, висмута и сурьмы рассматриваются как возможная замена. При этом ранее оловоорганические соединения отличались нестабильностью и низкой интенсивностью свечения. Чаще всего они агрегировали и теряли способность излучать, реагируя на влагу и кислород.
Учёные Института металлоорганической химии имени Разуваева РАН и ННГУ имени Лобачевского совместно с Северо-Западным университетом (КНР) синтезировали восемь новых оловоорганических комплексов с ярким оранжевым свечением: четыре исходных и четыре продукта их окисления. Оптимальная четверка продемонстрировала квантовый выход в 82%. Для сравнения, ранее известные молекулы олова редко превышали уровень 6,8%.
Это фактически выводит оловоорганические фосфоресцентные материалы на один уровень с коммерческими иридиевыми решениями.
Дополнительным преимуществом стала стабильность. Излучательные свойства сохраняются в диапазоне температур от –196°C до +127°C, что критически важно для электроники, где компоненты нагреваются. Например, чипы могут прогреваться до 100°C.
Таким образом, новые комплексы открывают путь к более доступным материалам для экранов, оптоэлектроники и световых устройств без зависимости от редких металлов.
«Мы показали, что соединения на основе низковалентного олова могут быть не только химически активными, но и выдающимися люминесцентными материалами. Это открывает путь к созданию энергоэффективных светодиодов и сенсоров нового поколения без использования редкоземельных или дорогих переходных металлов. В дальнейшем мы планируем создать прототип OLED-пикселя на основе полученных комплексов», — рассказал руководитель проекта Владимир Додонов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией функциональных металл-органических соединений Института металлоорганической химии имени Г. А. Разуваева РАН.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Frontiers.
