智能OLED熒光材料在外部刺激時(shí)改變發(fā)光顏色

控制發(fā)光系統(tǒng)中，激發(fā)電子態(tài)仍然是熒光和磷光染料開發(fā)中的巨大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，日本的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種獨(dú)特的有機(jī)熒光團(tuán)，它可以在外部刺激時(shí)改變其發(fā)光顏色而不會(huì)降低效率。該研究通過固態(tài)物質(zhì)的簡單相變來解釋這種行為，并且認(rèn)為這種機(jī)理可能與智能OLED等光電應(yīng)用中的機(jī)理相關(guān)。

雖然發(fā)光是一種被廣泛研究的物理現(xiàn)象，并且其理論基礎(chǔ)已被充分理解，但具有突出功能的新顏料和染料的開發(fā)卻并不簡單。固態(tài)材料的相變可以淬滅熒光，并且OLED應(yīng)用中的發(fā)光材料也很容易老化?，F(xiàn)在，日本福岡九州大學(xué)的Takuma Yasuda研究小組合成了一種綠色發(fā)光顏料，它在受到外部刺激時(shí)，會(huì)顯現(xiàn)顯著的顏色變化，最終發(fā)出橙色的熒光，另外,這一過程中研究者并沒有觀察到發(fā)光效率的損失。這類一種顏料的雙色發(fā)光行為可能對(duì)智能光電子系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)的開發(fā)非常有用。

為了獲得有效的發(fā)光系統(tǒng)，科學(xué)家們越來越關(guān)注激發(fā)態(tài)和電子躍遷：當(dāng)物質(zhì)被其他波長或電能的光激發(fā)時(shí)，電子躍遷越清晰和明確，光的發(fā)射效率也會(huì)越高。另一方面，分子結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)可以觸發(fā)非輻射弛豫，結(jié)果就是丟失掉大多數(shù)的熒光。在這里，Yasuda和他的研究小組發(fā)現(xiàn)，他們結(jié)合眾所周知的發(fā)光色團(tuán)所合成的熒光團(tuán)具有細(xì)長且相對(duì)簡單的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在改變固態(tài)形態(tài)時(shí)可以將其發(fā)光顏色在橙色和綠色之間切換。

作者用X射線晶體學(xué)分析和理論計(jì)算證實(shí)了他們的發(fā)現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)，與結(jié)晶相相比，非晶相保持略微松弛的激發(fā)態(tài)。這可以通過分子中的扭曲來解釋，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)，該扭曲發(fā)生在不同的角度。因此，從該非晶相激發(fā)態(tài)發(fā)射的光的波長比從晶相激發(fā)態(tài)發(fā)射的光的波長更長。

來自不同固相的這種雙色發(fā)射可用于復(fù)雜的光電子和傳感器應(yīng)用。這位日本作者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沉積為薄膜時(shí)，該物質(zhì)會(huì)發(fā)出橙色熒光，但當(dāng)該薄膜退火后，即保持高溫并再次冷卻，這種顏色又會(huì)變成綠色。然后他們劃傷退火的薄膜，發(fā)現(xiàn)橙色熒光正好在刮痕處，通過這種方式，他們甚至可以用橙色熒光寫字。

要求更為苛刻的應(yīng)用是有機(jī)發(fā)光器件OLED。夾在OLED結(jié)構(gòu)中，該化合物顯示出明亮的電致發(fā)光，當(dāng)處于結(jié)晶相時(shí)呈綠色，而處于非晶相時(shí)有呈橙色。一種色素的這種雙色電致發(fā)光可能在刺激響應(yīng)智能材料的持續(xù)研究中具有非常大的潛力。