Sinergia de empaque de configuración que permite RTP integrado en estado cristalino y TADF en estado amorfo

Área de la Ciencia:

• Química orgánica es la química orgánica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La fotofísica es la fotofísica.

Sus antecedentes:

• El diseño de moléculas con propiedades fotofísicas sintonizables es crucial para aplicaciones optoelectrónicas avanzadas.
• El control de los mecanismos de emisión como la fosforescencia y la fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF) en un solo material sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar una nueva molécula retorcida donante-aceptora (PI-Cz 1) capaz de exhibir diferentes comportamientos de emisión.
• Para investigar las propiedades fotofísicas dependientes de la fase, específicamente la fosforescencia a temperatura ambiente (RTP) y el TADF, de la molécula sintetizada.

Principales métodos:

• Síntesis de la molécula retorcida D-π-A PI-Cz 1.
• Difracción de rayos X monocristalino para el análisis estructural.
• Mediciones fotofísicas, incluida la espectroscopia de emisión de estado estacionario y de resolución temporal.
• Análisis computacional (análisis de órbita fronteriza) para comprender la estructura electrónica.

Principales resultados:

• La molécula sintetizada PI-Cz 1 posee una estructura no coplanar con HOMO y LUMO localizados en las unidades donantes (carbazol) y aceptadoras (ftalimida), respectivamente, lo que lleva a una pequeña brecha de energía singleta-tripleta.
• Las muestras de polvo exhibieron RTP con una vida útil de ~ 0.39 s, caracterizadas por un fuerte enfriamiento térmico.
• Las películas amorfas mostraron una emisión retardada dependiente de la temperatura consistente con TADF, sin RTP.

Conclusiones:

• La molécula PI-Cz 1 demuestra una capacidad única para cambiar entre RTP y TADF en función de su fase de estado sólido (cristalina versus amorfa).
• Las interacciones intermoleculares y el confinamiento cristalino en estados de polvo favorecen el RTP, mientras que los entornos amorfos que carecen de estas características promueven el TADF.
• Este trabajo proporciona una estrategia para integrar RTP en estado cristalino y TADF en estado amorfo dentro de un único diseño molecular.