智能OLED螢光材料在外部刺激時改變發光顏色

2020-12-08 電子發燒友

智能OLED螢光材料在外部刺激時改變發光顏色

胡薇 發表於 2018-08-31 14:53:31

控制發光系統中，激發電子態仍然是螢光和磷光染料開發中的巨大挑戰。現在，日本的科學家已經開發出一種獨特的有機螢光團，它可以在外部刺激時改變其發光顏色而不會降低效率。該研究通過固態物質的簡單相變來解釋這種行為，並且認為這種機理可能與智能OLED等光電應用中的機理相關。

雖然發光是一種被廣泛研究的物理現象，並且其理論基礎已被充分理解，但具有突出功能的新顏料和染料的開發卻並不簡單。固態材料的相變可以淬滅螢光，並且OLED應用中的發光材料也很容易老化。現在，日本福岡九州大學的Takuma Yasuda研究小組合成了一種綠色發光顏料，它在受到外部刺激時，會顯現顯著的顏色變化，最終發出橙色的螢光，另外,這一過程中研究者並沒有觀察到發光效率的損失。這類一種顏料的雙色發光行為可能對智能光電子系統和傳感器系統的開發非常有用。

為了獲得有效的發光系統，科學家們越來越關注激發態和電子躍遷：當物質被其他波長或電能的光激發時，電子躍遷越清晰和明確，光的發射效率也會越高。另一方面，分子結構的擾動可以觸發非輻射弛豫，結果就是丟失掉大多數的螢光。在這裡，Yasuda和他的研究小組發現，他們結合眾所周知的發光色團所合成的螢光團具有細長且相對簡單的對稱結構，在改變固態形態時可以將其發光顏色在橙色和綠色之間切換。

作者用X射線晶體學分析和理論計算證實了他們的發現。他們發現，與結晶相相比，非晶相保持略微鬆弛的激發態。這可以通過分子中的扭曲來解釋，當晶體結構被破壞時，該扭曲發生在不同的角度。因此，從該非晶相激發態發射的光的波長比從晶相激發態發射的光的波長更長。

來自不同固相的這種雙色發射可用於複雜的光電子和傳感器應用。這位日本作者發現，當沉積為薄膜時，該物質會發出橙色螢光，但當該薄膜退火後，即保持高溫並再次冷卻，這種顏色又會變成綠色。然後他們劃傷退火的薄膜，發現橙色螢光正好在刮痕處，通過這種方式，他們甚至可以用橙色螢光寫字。

要求更為苛刻的應用是有機發光器件OLED。夾在OLED結構中，該化合物顯示出明亮的電致發光，當處於結晶相時呈綠色，而處於非晶相時有呈橙色。一種色素的這種雙色電致發光可能在刺激響應智能材料的持續研究中具有非常大的潛力。

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