Elektrogenererade kemiluminescensceller (ECL), som kännetecknas av sin självemitterande natur, har samlat betydande intresse för framtida displayapplikationer på grund av deras okomplicerade struktur och enkla tillverkningsprocess. Dessa celler skapas genom att lägga ett lösningsbaserat emitterande skikt mellan två transparenta elektroder. Icke desto mindre, jämfört med andra självemitterande enheter som lysdioder (LED) och organiska lysdioder, förblir ECL-cellernas luminiscerande prestanda undermåliga och håller för närvarande på att förbättras.
Däremot används iridiumkomplex i stor utsträckning i effektiva organiska lysdioder på grund av deras förmåga att producera fosforescerande utsläpp vid rumstemperatur från deras exciterade tillstånd. Emissionsfärgerna kan enkelt justeras genom att byta ligander, och forskare har utforskat deras egenskaper med både teoretiska och experimentella metoder.
I en nyligen genomförd studie ledd av docent Takashi Kasahara och Nanami Ichinohe, en masterstudent vid Hosei University, och inklusive medarbetare från University of Fukui och National Cheng Kung University, har forskare framgångsrikt designat en mycket självlysande ECL-cell genom att använda ett iridiumkomplex och en medlare. Denna studie har publicerats i tidskriften Electrochemistry .
Enligt Dr. Kasahara är "ECL ett ljusemitterande fenomen som induceras av en elektronöverföringsreaktion mellan den radikala anjonen och katjonen i det självlysande materialet. Även om konventionella ECL-lösningar vanligtvis har framställts genom att lösa upp specifika mängder av ett enda självlysande material i en organiskt lösningsmedel, i denna studie har vi förberett en lösning som innehöll två självlysande material."
De två självlysande materialen som användes i studien var ett gult fosforescerande iridiumkomplex (Ir(BT)2 (acac)) och ett himmelsblått termiskt aktiverat fördröjt fluorescerande (TADF) material, märkt som 2CzPN, som fungerar som en redoxmediator. För den experimentella uppställningen skapades tre varianter av ECL-lösningar och utvärderades med hjälp av mikrofluidiska celler utvecklade av forskargruppen. Bland dessa lösningar innehöll två uteslutande iridiumkomplexet och mediatorn, medan den tredje innehöll båda komponenterna.
Den mikrofluidiska ECL-cellen, som innehåller båda komponenterna, visade upp en livlig gul ECL-emission som härrörde från en elektronöverföringsreaktion mellan radikalkatjonen av Ir(BT)2 (acac) och den radikala anjonen av 2CzPN. Det visade sig uppnå en toppluminans som översteg 100 cd m −2 och en maximal strömeffektivitet på 2,84 cd A −1 .
Dessa värden representerar de högsta värdena som rapporterats för ECL-celler baserat på ett iridiumkomplex. Noterbart översteg luminansen för denna cell den för ECL-cellen utan 2CzPN med mer än två storleksordningar. År 2023 förbättrade författarna också den luminiscerande prestandan för den gula fluorescerande ECL-cellen genom att använda mediatorn. Detta fick författarna att dra slutsatsen att det utvecklade ECL-systemet inte bara gäller för fluorescerande material utan även för fosforescerande material.
"Vi förväntar oss att detta ECL-system som använder redoxmediatorn kommer att aktivt undersökas av många forskargrupper över hela världen och bidra till framtida (om förmodligen flera decennier från nu), mycket självlysande och effektiva lösningsbaserade självemitterande displayapplikationer", säger Dr. Kasahara.
Sammanfattningsvis har forskare framgångsrikt konstruerat en gul fosforescerande ECL-cell som innehåller ett iridiumkomplex och en redoxmediator. Denna cell uppvisar den högsta luminansen som någonsin rapporterats för iridiumkomplexbaserade celler och förväntas bana väg för utvecklingen av nästa generations ECL-baserade bildskärmar.
Mer information: Nanami ICHINOHE et al, gul fosforescerande elektrogenererad kemiluminescenscell baserad på ett cyklometaliserat iridiumkomplex med en redoxmediator, elektrokemi (2024). DOI:10.5796/electrochemistry.23-00147
Tillhandahålls av Hosei University
