Ambipolarne związki poliaromatyczne w kształcie misy, zawierające precyzyjnie zlokalizowane domieszki atomów azotu. Unikatowa klasa wysoce wydajnych emiterów OLED (BOwLEDs).
Ambipolar, bowl-shaped polyaromatic compounds with manifold, precisely arranged, nitrogen dopants. Unprecedented class of efficient OLED emitters (BOwLEDs).
Typ projektu: naukowo-badawczy
Słowa kluczowe: synteza organiczna funkcjonalne związki aromatyczne multirezonans aktywowana termicznie opóźniona fluorescencja hyperfluorescencja organiczne diody luminescencyjne
Słowa kluczowe (angielski): organic synthesis functional aromatic compounds multiresonanse effect thermaly activated delayed fluorescence hyperfluorescence organic light emitting diodes
Członkowie konsorcjum: Instytut Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk Politechnika Łódzka (Lodz University of Technology) Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
Okres realizacji projektu: 23.02.2023 - 22.02.2027
Instytucja finansująca: Narodowe Centrum Nauki
Nazwa programu: OPUS
Kierownik projektu: Przemysław Data
Wartość dofinansowania: 3 542 140,00 PLN
Wartość projektu: 3 542 140,00 PLN
Ambipolarne PAH w kształcie miseczki z wielokrotnymi, precyzyjnie rozmieszczonymi, domieszkami azotu. Niespotykana klasa wydajnych emiterów OLED - BOwLEDs. Ponieważ obszar organicznych diod elektroluminescencyjnych (OLED) skupia się na niemal identycznych motywach strukturalnych, aby przyspieszyć spodziewany postęp w tej dziedzinie należałoby opracować nowy, komplementarny projekt molekularny. Aby to osiągnąć, musi być spełniony kompromis pomiędzy silną architekturą chromoforową, która pozwoliłaby znacząco wpłynąć na niskoenergetyczne przesunięcie emisji, utrzymać małą różnicę energii singlet - tryplet (ΔEST) i wąskie pasmo emisji, przy jednoczesnej wysokiej wydajności kwantowej fotoluminescencji (PLQY) i braku agregacji. Proponujemy zastosowanie miseczkowatych WWA zawierających w pełni sprzężone podjednostki bis-(dibenzoazepino-fenazyny) lub (fenotiazyny-5,5-ditlenku) oraz ich formy regioizomeryczne a także chinoksalino-diindolokarbazole, ze ściśle połączonymi heteroatomami bogatymi i ubogimi w elektrony, co zapewnia dostęp do wydajnych wielorezonansowych (MR) emiterów OLED o opóźnionej fluorescencji aktywowanej termicznie (TADF). Nasza oryginalna strategia koncentruje się nie tylko na podstawowym czynniku strukturalnym dla emiterów MR TADF, ale holistycznie rozważa wszystkie kluczowe parametry, aby znacząco zwiększyć wydajność emiterów NIR TADF poprzez projektowanie molekularne. Projekt BOwLEDs będzie realizowany w ramach pierwszego polskiego konsorcjum optoelektroniki organicznej i będzie działał zgodnie z podejściem etapowym pomiędzy różnymi sekcjami, w tym komputerowo wspomaganym projektowaniem molekularnym w celu zapewnienia optymalizacji geometrii i cech elektronicznych proponowanych barwników (PI: A. Kubas). W oparciu o te wyniki, przeprowadzimy drogę syntetyczną w kierunku różnych ambipolarnych pochodnych w kształcie miseczki (PI. M. Lindner), co stanowi rdzeń tego projektu. Następnie, fotofizyka otrzymanych barwników docelowych zostanie zbadana w roztworze i w stanie stałym i zostaną one wykorzystane jako warstwy emisyjne w urządzeniach MR TADF OLED (PI P. Data). Nasza strategia dostrajania struktury elektronowej organicznych architektur w kształcie miseczki powinna być atrakcyjna z punktu widzenia zarówno badań podstawowych, jak i aplikacyjnych. Estetyczne strukturalnie barwniki cząsteczkowe z dopasowanymi rezonansowymi atomami azotu i odpowiednio zaimplementowanymi podjednostkami elektronowo-deficytowymi mogą być bowiem zaproponowane do nowych wysokowydajnych diod OLED i tym samym spowodują nagły przełom w nowej dziedzinie azotowych emiterów ultrarezonansowych. Proponowane badania obejmują również aspekt zrównoważonego zarządzania i oszczędzania energii poprzez wykorzystanie alternatywnych źródeł do komercyjnie dostępnych materiałów. Przyszłe zastąpienie ich emiterami organicznymi, które są łatwiejsze w użyciu i mniej niebezpieczne, ma spełnić warunki "European GreenDeal", które zostały podane do publicznej wiadomości przez Komisję Europejską.
Ambipolar bowl-shaped PAHs with manifold, precisely arranged, nitrogen dopants. Unprecedented class of efficient OLED emitters – BOwLEDs As the area of organic light emitting diodes (OLED) emitters is focused on almost identical structural motifs, to expedite the anticipated progress in this field one would require a new complementary molecular design. To do so, a trade-off for strong chromophoric architectures has to be met, which would allow to substantially affect the low-energy emission shift, maintain small singlet - triplet energy difference (ΔEST) and narrow band emission, alongside high photoluminescence quantum yield (PLQY) and lack of aggregation. We propose a use of bowl-shaped PAHs containing fully conjugated bis-(dibenzoazepino-phenazine) or (phenothiazine-5,5-dioxide) subunits and their regioisomeric forms as well quinoxaline-o-diindolocarbazoles, with closely assembled electron-rich and -deficient heteroatoms, thus providing an access to efficient multiresonance (MR) thermally activated delayed fluorescence (TADF) OLED emitters. Our original strategy concentrates not only on a basic structural factor for MR TADF emitters, but holistically considers all crucial parameters to substantially increase the efficiency of NIR TADF emitters via molecular design. BOwLEDs will be performed within the first Polish consortium of organic optoelectronics and will operate according to a stepwise approach between the different sections including computer-aided molecular design to ensure optimization of geometry and electronic feature of proposed dyes (PI: A. Kubas). Together with these results, we will execute synthetic route towards various ambipolar bowl-shaped derivatives (PI. M. Lindner), which constitutes a core of this project. Succesively, photophysics of obtained target dyes will be inverstigated in solution and solid-state and these will be used as emissive layers in MR TADF OLED devices (PI P. Data). Our strategy of fine-tuning electronic structure of bowl-shape organic architectures is supposed to be appealing from viewpoint of both fundamental and even applied research. This is because structurally aesthetic molecules dyes with tailored resonant nitrogen atoms and properly implemented electron-deficient subunits can be offered for new highly efficient OLEDs and shall thus cause sudden breakthrough in a new domain of nitrogen-based ultiresonant emitters. Proposed research also covers the aspect of sustainable management and saving of the energy by using alternative sources to commercially available materials. Future replacement by the organic emitters, that are easier to be utilized and thus less hazardous, is supposed to meet the prerequisites of the "European GreenDeal ” which was released to the public by the European Commission.
Powrót