Kaksitoiminen orgaaninen molekyyli näytöille ja kuvantamiselle

Kyushun yliopiston tutkijat yhdessä taiwanilaisten kanssa ovat kehittäneet uuden orgaanisen molekyylin, jolla on samanaikaisesti kaksi erittäin haluttua ominaisuutta: tehokas valonemissio, joka soveltuu edistyksellisiin näyttöihin, ja voimakas valon absorptio syvien kudosten biokuvantamiseen.

Tämä läpimurto ratkaisee pitkäaikaisen molekyylisuunnittelun haasteen ja tasoittaa tietä seuraavan sukupolven monitoimimateriaaleille.

Orgaaniset valoa emittoivat diodit (OLED) ovat nykyaikaisten näyttö- ja valaistustekniikoiden eturintamassa. Keskeinen ilmiö, jota tutkitaan aktiivisesti OLED-näyttöjen tehokkuuden parantamiseksi, on termisesti aktivoituva viivästynyt fluoresenssi (TADF).

Tämä prosessi tapahtuu, kun valoa emittoimattomaan tilaan (triplettitila) jäänyt absorboitunut energia muutetaan valoa emittoivaan tilaan (singlettitila) käyttämällä ympäristön lämpöä. Yksinkertaisesti sanottuna TADF-ilmiötä ilmentävät materiaalit voivat tehokkaasti tuottaa valoa energiasta, joka normaalisti menisi hukkaan, mikä johtaa kirkkaampiin ja energiatehokkaampiin laitteisiin.

Näyttöjen ohella kyky ottaa teräviä kuvia biologisista kudoksista aiheuttaen mahdollisimman vähän haittaa on ratkaisevan tärkeää lääketieteellisessä diagnostiikassa ja tutkimuksessa.

Tässä tarkoituksessa kahden fotonin absorptiota (2PA) hyödyntävät tekniikat ovat osoittautuneet hyödyllisiksi. 2PA:ssa molekyyli absorboi yhden suurenergisen fotonin sijaan samanaikaisesti kaksi pienempienergistä fotonia suuren intensiteetin laserista saavuttaakseen virittyneen tilan, joka kykenee emittoimaan fluoresenssia.

Pienemmän energian fotoneja ja pidempiä aallonpituuksia sisältävä valo, kuten lähi-infrapuna, on ihanteellista biolääketieteelliseen kuvantamiseen, koska se voi tunkeutua paljon syvemmälle kudoksiin siroamatta. Lisäksi 2PA tarkoittaa, että vain pieni osa kudoksesta laserin polttopisteessä virittyy, mikä aiheuttaa vähemmän vahinkoa eläville soluille.

”Kun tunnistin, että näillä kahdella toiminnalla on toisiaan täydentäviä etuja, mutta ristiriitaisia molekyylivaatimuksia, halusin suunnitella materiaalin, joka voisi sovittaa molemmat yhteen. Tavoitteenani oli lopulta luoda uusia monitoimisia materiaaleja, jotka voisivat yhdistää elektroniikan ja biotieteiden alat”, sanoo tutkimuksen päätekijä, tohtori Youhei Chitose.

Yhdistämällä teoreettisia laskelmia ja kokeellista validointia tiimi osoitti, että heidän suunnittelemansa CzTRZCN-molekyyli saavutti merkittävän kaksoistoiminnallisuuden.

Aiheista aiemmin:

OLED-näyttöjen kehitysnäkymiä

Valon ja aineen hybriditilat voivat parantaa OLED-kirkkautta

Aivoissa valmistuvat elektrodit