Научная группа Такаши Наканиши из Национального института материаловедения (Япония) завершила создание нелетучего жидкого материала, излучающего белый свет при комнатной температуре.

Поскольку осветительные приборы ответственны за потребление 20% всей вырабатываемой электроэнергии, в этой области существует немалый спрос на по-настоящему инновационные материалы и технологии, призванные сократить выбросы парниковых газов. Так, большие ожидания до сих пор возлагаются на излучающие белый свет органические материалы, которые могли бы заменить сегодняшние лампы накаливания и флуоресцентные трубки. За последнее время было предложено несколько подобных решений, когда диспергированные в растворе вещества демонстрировали светоизлучающие способности. Однако в каждом случае частицы таких дисперсий проявляли ярко выраженную тенденцию к самоагрегации при нанесении раствора на подложку и испарении растворителя. В итоге ни одна из разработок «не выстрелила». Кроме того, с производственной точки зрения наиболее желаемым органическим материалом может быть только тот, что изготавливается самым простым способом, без использования летучих растворителей. При этом он, разумеется, должен демонстрировать высокую яркость и гомогенность эмиссии белого света.

Рис. 1. (a) Получение белой люминесцентной пасты. (b) Буквы, написанные люминесцентной пастой, при облучении их УФ-светом. © Поверхность, покрытая пастой, светится белым. (d) Слева — УФ-диод, справа — он же, покрытый люминесцентной пастой. (Илл. NIMS).

Команда г-на Наканиши разработала жидкий нелетучий материал с синей флюоресценцией, плавящийся при температуре около –45 ˚C.

Проблема самоагрегации молекул была решена путём добавления гибких объёмных алкильных заместителей вокруг молекулярного ядра, обладающего светоизлучательной способностью (именно эти заместители и ответственны за резкое снижение межмолекулярного взаимодействия, что приводит к экстремально низкой температуре плавления, то есть вещество просто не может ни кристаллизоваться, ни агрегировать).

Центральное светоизлучающее молекулярное ядро представляет собой полимерную полносопряжённую цепь парафенилен-винилена (PPV). Итоговый материал — жидкий при комнатной температуре — имеет вязкость около 1,0 Па•с (на уровне смазочных масел) и не требует добавления никаких летучих растворителей.

Квантовый выход синей люминесценции достигает 50%.

Люминесцирующая белым паста, которую предполагается использовать в качестве покрытия коммерчески доступных УФ-диодов, может быть приготовлена добавлением небольшого количества твёрдых люминесцентных красителей прямо к люминесцентной жидкости (возбуждение люминесценции производится за счет УФ-облучения).

Таким образом,

а) новый материал обладает высококачественной белой люминесценцией и

б) получается с помощью максимально простой процедуры — буквально смешиванием небольшого количества твёрдых красителей с нелетучей люминесцирующей синим жидкостью.

Его можно наносить на различные поверхности, на любые формы, что означает значительное упрощение процесса производства осветительных приборов и подобных продуктов. Кроме того, новинка, как ожидается, станет новым светоизлучающим материалом следующего поколения для «печатной электроники».

Результаты работы, подробно описанные в журнале Angewandte Chemie, удостоились упоминания в Nature.