Project

Discipline

Polymers; Light emitting devices; Organometallic complexes; Luminescence

Lead
Lichtemittierende Materialien, welche auf organometallischen Komplexen basieren, spielen eine wesentliche Rolle auf dem Gebiet der energieerzeugenden Technologien, insbesondere der Raumbeleuchtung. Obwohl die Forschung zu organischen Leuchtdioden (engl. organic light emitting diodes / OLEDs), elektrochemischen Leuchtzellen (engl. light emitting electrochemical cells / LECs) oder Photovoltaik Systemen auf Hochtouren laufen, fehlen noch immer geeignete Applikationen im tiefblauen/blauen sowie im nahen Infrarot Bereich. Eine kommerzielle Nutzung solcher lichtemittierenden Verbindungen wird durch die schwache Lichtquantenausbeute, die geringe Stabilität und die zu anspruchsvollen Synthesewege enorm erschwert.
Lay summary
Im Rahmen dieses Forschungsprojekt sollen verschiedene Modellansätze und Konzepte angewendet werden, um Substanzen – beispielsweise organometallische Polymere – zu erhalten, welche die oben beschriebenen Nachteile überwinden können. Im Fokus stehen Verbindungen mit Gold oder Platin als Zentralatome, umgeben von elektronisch unterschiedlichen Ligandsystemen. Der Schwerpunkt dieses Projektes liegt sowohl in der Synthese neu designter Produkte wie auch der präzisen Analyse und Interpretation der photophysikalischen Eigenschaften. Ebenfalls sollen neue theoretische Erkenntnisse gewonnen und genutzt werden, um weitere lichtemittierende Materialien zu synthetisieren, welche die gegebenen Anforderungen erfüllen und weit darüber hinausgehen. Zum einen soll ein besseres Verständnis für fundamentale naturwissenschaftliche Zusammenhänge erhalten und zum anderen, Einfluss auf die Entwicklung dieses Forschungsbereiches genommen werden. Die Resultate sollen den Weg für energieeffiziente Anwendungen in den Technologien der Raumbeleuchtung und Photovoltaik ebnen. Da der Energiehaushalt ein allgegenwärtiges Thema darstellt und nicht ausschliesslich die Schweiz betrifft, soll die gesamte Weltbevölkerung von der breiten Einführung solcher energiefreundlichen Applikationen profitieren können.

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Last update: 12.03.2015

Active participation

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Light emitting materials based on heavy metal containing organometallic complexes and polymers play a crucial role in applications that involve different fields of technology such as organic light emitting diodes, (OLED), photovoltaic devices, chemical sensors etc. The long-lived (phosphorescence) nature of the emission from the organometallic complexes theoretically allow for 100% harvesting of the excitons. However, several challenging issues remain in regard to their widespread applications such as light emitting efficiencies particularly in the deep blue/blue and near infrared region (NIR), thermal stability for thermal evaporation, solubility in common organic solvents for processability, and device stability during long operational times. Within this framework of the project, various different conceptual approaches are proposed that will be undertaken to the design of novel organometallic complexes and conjugated metallopolymers that are aimed at solving some of these drawbacks. In particular, highly efficient emission properties in the deep blue and near infrared (NIR) range of the electromagnetic spectrum based on small molecule gold(III) and platinum(II) complexes and also conjugated polymers containing gold(I) and platinum(II) moiety will be targeted. The uniquely tailored ligand environments of these metal centers is expected to help to stabilize these resulting complexes in the desired oxidation states and also allow to obtain efficient emission at the desired energies. Several approaches here in proposed will be employed to facilitate significant improvements in luminescence efficiencies along with enabling long-term thermal and photostability for these classes of materials. The specific conception of the various molecular scaffolds are targeted to serve as good model compounds (small molecules) that would favor the immediate generation of polymers with little structural modification. Such an approach provides an added advantage in order to draw close correlation of the observed luminescent properties between the model compounds (small molecules) and the polymers. The research project places a strong emphasis to expand the investigations into the development of new synthetic methodologies, which is a key requirement for preparing the targeted materials with unique structural features that eventually have the desired properties. Extensive photophysical characterization will be carried out to examine the influence arising from the different structural modifications on the properties. Theoretical calculations to gain deep insights into the photophysical behavior and detailed testing and evaluation of the materials in a device (OLED) environment will be pursued. The combination of these different platforms is expected to allow the build-up of several unique classes of light emitting materials suitable for the targeted application and beyond.