Innovative Elektronik ist eine der vielen Anwendungen moderner Kunststoffe. Einige neuere Forschungsanstrengungen haben Kunststoff verwendet, um den Farbrealismus von Anzeigetechnologien zu verbessern.
Nun, kürzlich in einer Studie veröffentlicht In Angewandte Chemie Internationale AusgabeForscher der Universität Osaka und Kooperationspartner haben ein Boranmolekül entwickelt, das bei der Bindung an Fluorid eine ungewöhnliche Lichtemission zeigt. Die Einbindung ihrer Moleküle in gewöhnlichen Kunststoff ist unkompliziert, was zu vielseitigen Materialien für elektronische Anzeige- und chemische Sensoranwendungen führt.
Eine Klasse von Molekülen, die als Triarylborane (TABs) bekannt sind, verfügt über photochemische Eigenschaften, die in der Optik nützlich sind. Beispielsweise hat die Störung der elektronischen TAB-Struktur bei der Bindung an ein Anion wie Fluorid häufig zwei Auswirkungen auf die Lichtemission: Sie verkürzt die Wellenlänge (Blauverschiebung) und verringert die Intensität (Abschaltreaktion).
Eine Verlängerung der Emissionswellenlänge (Rotverschiebung) ist nahezu beispiellos, da entsprechende Designprinzipien nicht verfügbar sind. Ziel der Forscher war es, eine neue Klasse von TAB zu entwickeln, die eine rotverschobene Sensorreaktion aufweist und leicht in Kunststoffelektronik und ähnliche Technologien integriert werden kann.
„Unser Boran-basierter Sensor zeigt eine rotverschobene Reaktion bei der Bindung an ein Anion wie Fluorid“, erklärt Nae Aota, Hauptautorin der Studie. „Unsere Methode basiert auf der Verringerung der Orbitalenergielücke des Moleküls im Grundzustand und der Verbesserung des Ladungstransfers im angeregten Zustand, indem die Rolle des TAB vom elektronischen Akzeptor zum Donor umgekehrt wird.“
Ein Höhepunkt der Arbeit der Forscher ist der einfache Einbau eines TAB-Fluorids in Polystyrol- und Poly(methylmethacrylat)-Polymerfilme. Die Polymermatrix beeinträchtigte die rotverschobene Lichtemission nicht. Tatsächlich zeigte ein Film warmweißes Licht – eine äußerst gewünschte Eigenschaft, die Sonnenlicht nachahmt. Darüber hinaus konnte die Farbe der Lichtemission durch einfache Anpassung der Menge des zugesetzten Fluorids fein eingestellt werden.
„Wir sind von der Vielseitigkeit unserer dünnen Filme begeistert“, sagt Youhei Takeda, leitender Autor. „Wir können die Bipolarität des Phenazaborids nutzen, um Kunststofffolien im Blau- bis Nahinfrarotbereich für Displays und den hochempfindlichen Anionennachweis herzustellen.“
Diese Arbeit ist ein wichtiger Fortschritt in der elektronischen Anzeigetechnologie. Darüber hinaus werden durch die Abstimmung der Selektivität des TAB auf die Anionenbindung (d. h. die Detektion nur eines Anionentyps selbst in Gegenwart anderer potenziell konkurrierender Anionen) Anwendungen für begehrte Sensortechnologien unkompliziert.
Mehr Informationen:
Nae Aota et al., Anionenresponsive kolorimetrische und fluorometrische Rotverschiebung in Triarylboranderivaten: Doppelte Rolle von Phenazaborin als Lewis-Säure und Elektronendonor, Angewandte Chemie Internationale Ausgabe (2024). DOI: 10.1002/ange.202405158