_ Cercetătorii observă o singură lumină anormală Fenomenul de electroluminescență de conversie ascendentă a moleculelor

Un grup de cercetare a dezvoltat un mecanism de luminiscență de conversie ascendentă nou și foarte eficient prin luminiscența indusă de microscopie de scanare cu tunel (STM) pentru a observa un fenomen extraordinar de strălucitor de electroluminiscență de conversie ascendentă a unei molecule (UCEL) pentru primul timp. Rezultatele sunt publicate în Nature Communications.

UCEL este un fel de fenomen în care un material emite fotoni de înaltă energie sub excitație electronică de joasă energie. O înțelegere aprofundată a micromecanismelor acestor interacțiuni și a microproceselor de conversie a energiei este crucială pentru extinderea aplicațiilor procesului de conversie ascendentă în dispozitivele optoelectronice organice, precum și în fotosinteză.

cercetătorii au fost conduși de prof. Zhenchao Dong de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China (USTC) a Academiei Chineze de Științe. Grupul Prof. Dong a fost de mult dedicat dezvoltării unei tehnici de cuplare care combină caracterizarea cu rezoluție spațială mare a STM cu detectarea extrem de sensibilă prin tehnici optice, care oferă un mijloc puternic de observare și modulare a comportamentelor optoelectronice ale moleculelor la nivel de o singură moleculă.

Deși este limitată de ineficiența excitației cu împrăștiere inelastică a electronilor, eficiența luminiscenței de conversie ascendentă cu o singură moleculă propusă de grup este foarte scăzută. În plus, mecanismele eficiente de luminiscență de conversie ascendentă în sistemele macroscopice, cum ar fi anihilarea triplet-triplet și efectul Oechs, sunt dificil de funcționat eficient în sistemele cu o singură moleculă. Prin urmare, obținerea eficientă a UCEL cu o singură moleculă este încă o provocare.

Combinând tehnologia de luminiscență indusă de STM și ingineria controlată a alinierii nivelului de energie la interfața cu o singură moleculă, echipa a reușit să îmbunătățească eficiența UCEL cu o singură moleculă cu mai mult de un ordin de mărime în comparație cu cea raportată anterior. În mod surprinzător, ei au descoperit că intensitatea luminiscenței de conversie ascendentă cu o singură moleculă măsurată sub polarizarea de conversie ascendentă o depășește chiar pe cea a electroluminiscenței în condiții de polarizare normală.

Cercetătorii au descoperit că limitările împrăștierii ineficiente a moleculei de electroni inelastice ar putea fi eliminate. prin reglarea fină a alinierii nivelului de energie la interfața moleculară, realizând un mecanism nou-nouț de excitare de conversie ascendentă de înaltă eficiență care implică procesul de injecție pur purtător.

Mecanismul poate folosi bine starea triplet de spin a unei singure molecule, stările de încărcare anionic și cationic etc., iar acestea au fost stabilite ca stări intermediare. Pe baza mecanismului, energia a doi electroni de tunel de energie joasă a fost transferată în moleculă secvenţial printr-un proces de injectare a purtătorului în mai multe etape, realizând o excitare eficientă a UCEL de la triplet de spin la excitoni de moleculă singlet.

Conform. la noul mecanism propus de prof. Dong și colegii, eficiența luminiscenței de conversie ascendentă este cu peste două ordine de mărime mai mare decât eficiența de luminescență de conversie ascendentă raportată anterior, care implică procese de împrăștiere inelastică.

Cercetătorii au dezvoltat în continuare un model teoretic. bazat pe ecuația principală cuantică și a construit o hartă de electroluminiscență pentru înțelegerea eficienței luminiscenței moleculelor individuale în raport cu alinierea nivelului de energie.

Acest model nu numai că a vizualizat condițiile preliminare pentru obținerea eficientă a luminiscenței de conversie ascendentă, ci și a dezvăluit dependența electroluminiscenței cu o singură moleculă de părtinire și alinierea la nivel de energie.

Studiul îmbunătățește eficiența electroluminiscenței cu conversie ascendentă cu o singură moleculă și oferă o nouă înțelegere a procesului de conversie electro-optică neliniară la scară cu o singură moleculă.

(Fluierul)