Разработка, синтез и применение новых люминесцентных материалов на основе борных кластеров

Широкое применение цифровых технологий в различных областях науки и техники невозможно без использования устройств отображения информации, которые позволяют осуществлять визуальный контроль и управление самыми разнообразными процессами. Необходимым условием создания плоских, гибких и прозрачных экранов цифровых устройств является разработка новых эффективных органических светоизлучающих диодов (organic light emitting diodes, OLED) и устройств на их основе. Развитие OLED технологий в первую очередь определяется характеристиками материала эмиссионного слоя. Одним из направлений создания современных OLED устройств, позволяющих избежать использования дорогостоящих и экологически опасных соединений металлов платиновой группы и редкоземельных элементов и предполагающих высокие значения внутреннего квантового выхода является использование механизма термически активированной замедленной флуоресценции (thermally activated delayed fluorescence, TADF). TADF материалы не содержат металлов и могут быть получены в несколько стадий из доступных исходных материалов, благодаря чему они рассматриваются в качестве OLED-материалов третьего поколения. Основной проблемой таких материалов часто является гашение люминесценции при переходе из раствора в твердое состояние, что препятствует созданию эффективных OLED устройств на их основе. Известно, что введение в структуру органических люминофоров орто-карборанильной группы приводит к эффективному подавлению вызываемого агрегацией тушения люминесценции. Поэтому важными задачами являются синтез новых люминесцентных материалов на основе орто-карборана и установление взаимосвязей между их строением (наличие и положение дополнительных заместителей различной природы в карборановом остове) и свойствами (длина волны люминесценции, квантовый выход в твердом состоянии и др.). В основе использования карборанов в качестве элементов OLED материалов лежит электронакцепторный характер карборанового ядра, который в значительной степени может регулироваться путем замещения части атомов водорода при атомах бора различными электронакцепторными или электронодонорными атомами и группами. Ожидается, что целенаправленное изменение электроноакцепторного эффекта орто-карборанильной группы с помощью введения в карборановый остов различных заместителей позволит в определенных пределах управлять поглощением и испусканием люминесцентных материалов. С этой целью в ходе выполнения проекта будут синтезированы производные орто-карборана, содержащие при атомах углерода обеспечивающие люминесценцию ароматические заместители (антрацен, пирен, трифениламин, N-фенилкарбазол, тетрафенилэтилен), а при атомах бора различные заместители электронодонорной и электронакцепторной природы. При этом, будут получены производные, содержащие дополнительные заместители как в положениях наиболее удаленных от атомов углерода 1-L-2-(R)-9,12-X2-1,2-C2B10H8 (L = антрацен, пирен, трифениламин, N-фенилкарбазол, тетрафенилэтилен), так и в положениях соседних с атомами углерода 1-L-3-X-1,2-C2B10H10 и 1-L-3,6-X2-1,2-C2B10H9. Будут изучены люминесцентные свойства синтезированных соединений и установлены взаимосвязи между их строением (наличием дополнительных заместителей различной природы и их положением) и люминесцентными свойствами (длина волны люминесценции, квантовый выход в твердом состоянии и др.). Предполагается, что обнаруженные закономерности приведут к лучшему пониманию природы люминесценции в производных карборана и будут использованы при дизайне и синтезе карборан-содержащих люминесцентных материалов, перспективных для создания OLED устройств.