Учёные из Университета Кюсю создали уникальную органическую молекулу, способную эффективно поглощать и излучать фотоны, что обещает прорыв в электронике и медицине.
Это вещество выступает как «переключатель»: в OLED-экранах оно излучает свет, а для медицинской диагностики — поглощает свет для визуализации глубоких тканей. Ранее для каждого из этих направлений применялись разные материалы, теперь же одно соединение сочетает свойства для ярких дисплеев и безопасной глубокой визуализации.
Ключевым эффектом здесь стала термически активируемая замедленная флуоресценция (TADF), позволяющая повысить эффективность OLED за счёт превращения триплетных состояний в излучающие синглетные. Также молекула демонстрирует двухфотонное поглощение (2PA), важное для низкоэнергетического, безопасного сканирования тканей в ближнем инфракрасном диапазоне с высокой точностью.
Объединить сильный TADF и высокий 2PA в одной молекуле сложно из-за противоречивых требований к её структуре — одна должна быть скрученной с разделёнными орбиталями, другая — плоской с высоким перекрытием. Учёные решили эту задачу, создав молекулу CzTRZCN с карбазольным фрагментом и триазиновым ядром, дополненным цианогруппами, которая меняет структуру в зависимости от режима работы, сохраняя нужные свойства для каждого из процессов.
Эксперименты подтвердили эффективность: в OLED-модуле CzTRZCN показала рекордную для триазиновых TADF материалов квантовую эффективность 13,5 %, а также высокое 2PA и яркость, что делает её перспективной для медицинской визуализации. Отсутствие металлов и низкая токсичность обеспечивают биосовместимость молекулы.
Этот подход к проектированию многофункциональных молекул открывает новые возможности для разработки устройств, объединяющих развлечения и здоровье, например, носимых датчиков и OLED-дисплеев нового поколения. В дальнейшем исследователи планируют расширить спектральные возможности молекулы и сотрудничать с инженерами в биомедицине и электронике.
Источник
Уникальность
