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Jun 15, 2023

Heteroléptico Ir(III)

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 1369 (2023) Cite este artículo 1371 Accesos 1 Citas Detalles de métricas Los diodos emisores de luz orgánicos del infrarrojo cercano (NIR OLED) con metales pesados ​​son

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 1369 (2023) Citar este artículo

1371 Accesos

1 Citas

Detalles de métricas

Los diodos emisores de luz orgánicos del infrarrojo cercano (NIR OLED) con metales pesados ​​se informan periódicamente debido a las ventajas de sus diversas aplicaciones en servicios de atención médica, autenticación de velo y pantallas de visión nocturna. Para aplicaciones comerciales, es necesario considerar la capacidad de radiancia (RC) en lugar de la radiancia debido al consumo de energía. Sin embargo, artículos recientes todavía informan sobre un rendimiento simple de alta radiación y no analizan el dispositivo desde el punto de vista de RC. Para superar este obstáculo, diseñamos materiales NIR heterolépticos basados ​​en Ir (III) con dos tipos de ligando auxiliar. Los emisores propuestos logran una relación dipolar horizontal altamente orientada (Ir(mCPDTiq)2tmd, complejo 1: 80%, Ir(mCPDTiq)2acac, complejo 2: 81%) con una vida radiativa corta (1: 386 ns, 2: 323 ns). ). El dispositivo también muestra un voltaje de encendido (Von) extremadamente bajo de 2,2 V y un RC alto de 720 mW/sr/m2/V. Los resultados en Von y RC del dispositivo demuestran un rendimiento sobresaliente entre los OLED NIR basados ​​​​en Ir (III) con un pico de emisión similar.

Los OLED se han establecido con éxito y se utilizan ampliamente como una importante fuente de luz en los mercados de iluminación y visualización convencionales1. En particular, los OLED son pioneros en un nuevo mercado más allá del rango espectral visible. Recientemente, los OLED NIR son de gran interés no sólo en el campo de los sistemas sanitarios portátiles, como la fotobiomodulación (PBM)2,3,4,5,6 y las terapias fotodinámicas (PDT)7, sino también para pantallas de visión nocturna y procesamiento de señales ópticas. . En particular, durante la última década se han publicado constantemente estudios de fototerapia con OLED. Se sabe que el efecto de la fototerapia se maximiza en la longitud de onda roja o NIR, donde se produce bien la absorción de la citocromo c oxidasa (CCO), un fotorreceptor8. Recientemente, se ha informado que existe un efecto de curación de heridas no solo en la región roja, sino también mediante el uso de NIR OLED2. Además, en la PBM, como la curación de heridas, se utiliza una técnica de fototerapia de bajo nivel (LLLT), que cura utilizando menos energía que la de la TFD. Como resultado, el dispositivo fue conducido en un área de bajo voltaje (6 V o menos) para fototerapia, y se requiere un voltaje más bajo mediante la integración, como una batería, para desarrollar productos comerciales reales. Por lo tanto, es más importante que cualquier otra cosa realizar los OLED NIR desde un punto de vista RC. Aunque continuamente se diseñan nuevos emisores NIR para la implementación de OLED NIR, el rendimiento de los OLED NIR todavía está muy por detrás de los dispositivos en el rango visible debido a la ley de brecha de energía9,10. Se han realizado muchos estudios para superar el cuello de botella del rendimiento intrínseco de los OLED NIR, como el uso de fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF)11,12,13,14,15 o el uso de metales pesados ​​de transición como el Pt(II)16,17. ,18,19,20, Os(II)21,22,23 e Ir(III)24,25,26,27,28,29,30 para obtener una alta eficiencia. El método que utiliza TADF puede transferir el excitón triplete no radiativo al espacio singulete y obtener el 100% de eficiencia cuántica interna (IQE). Además, los complejos de Pt(II) y Os(II) son extremadamente caros de utilizar en comparación con el complejo de Ir(III). Convencionalmente, muchos OLED NIR basados ​​en metales de transición se han descrito simplemente en términos de alta radiancia16. Sin embargo, el voltaje a máxima radiación es tan alto que existen muchas restricciones para aplicarlo a las industrias reales desde la perspectiva del consumo de energía. Recientemente, se ha informado que una unidad de ciclopentaditiofeno (CPDT) tiene muchas ventajas, como una transferencia de carga eficiente, una alta densidad de electrones y una fuerte capacidad donadora de electrones debido a una estructura con alta planaridad en la que el bitiofeno está fusionado31,32,33. Por lo tanto, se ha adoptado como unidad en capas fotoactivas y capas de transporte de huecos de materiales electrónicos como células solares orgánicas y células solares de puntos cuánticos debido a sus propiedades óptimas31,32,33,34,35.

En este estudio, se sintetizaron y diseñaron complejos Ir(III) basados ​​en CPDT-isoquinolina para aplicaciones OLED NIR porque el ligando basado en CPDT tiene una extensión significativa y rica en electrones de la estructura conjugativa que permite que el pico de emisión tenga una longitud de onda más larga. Por lo tanto, el complejo Ir (III) con un ligando CPDT-isoquinolina tiene una banda prohibida de energía pequeña (p. ej., ≤ 2,1 eV) que es adecuada para la emisión NIR. Además, la sustitución de los dos grupos metilo en el carbono sp3 del CPDT puede suprimir la agregación excesiva entre moléculas34,36,37. Además, introdujimos dos ligandos auxiliares de β-dicetona con longitudes de conjugación largas para aumentar la solubilidad y facilitar el control preciso de la longitud de onda, así como también intentar mejorar la orientación horizontal24,38,39. Con base en los conceptos de diseño anteriores, se desarrollaron recientemente Ir (mCPDTiq) 2tmd (complejo 1), Ir (mCPDTiq) 2acac (complejo 2) y las estructuras químicas se muestran en la Fig. 1. Los dos compuestos alcanzaron picos de emisión máximos de 760 nm. y 755 nm en solución de diclorometano, respectivamente.

Estructuras químicas de (a) Ir(mCPDTiq)2tmd y (b) Ir(mCPDTiq)2acac.

Los complejos de iridio recientemente desarrollados se prepararon utilizando reacciones universales de acoplamiento cruzado de Stille entre (4,4-dimetil-4H-ciclopenta[2,1-b:3,4-b']ditiofen-2-il)trimetilestanano (4) y 1-cloroisoquinolina. Se formaron en dos nuevos complejos de iridio usando diferentes ligandos auxiliares, como se muestra en la Fig. 2. El dímero puenteado se sintetizó mediante una reacción de Nonoyama común y un método de reacción de intercambio de ligando catalizado por base usando hidrato de iridio (IrCl3 · nH2O) y un compuesto recién preparado. ligando (1-(4,4-dimetil-4H-ciclopenta[2,1-b:3,4-b']ditiofen-2-il)isoquinolina (5)). Luego, se sintetizaron el complejo 1 y el complejo 2 a partir de un dímero de iridio [(mCPDTiq)2Ir(μ-Cl)]2 y 2,2,6,6-tetrametil-3,5-heptanodiona (tmd), acetilacetona (acac), respectivamente. Los complejos de iridio sintetizados se caracterizaron mediante espectroscopia de RMN 1H, RMN 13C y espectroscopia de masas de alta resolución. Todos los intermedios también se confirmaron mediante espectroscopia de RMN 1H, RMN 13C y métodos de masa HR (consulte la información de respaldo, figuras S1 a S13). También estimamos las propiedades térmicas de los complejos de iridio basados ​​en ligandos utilizando termogramas TGA y DSC (consulte la información de respaldo, figuras S14 a S17). Ambos complejos (1 y 2) mostraron robustez hasta 340 °C y no experimentaron cambios de fase hasta 250 °C. En general, los complejos de iridio sintetizados mostraron suficiente estabilidad térmica.

Esquema sintético de ligando ciclometalante y complejos de iridio.

Se realizó un experimento de voltametría cíclica (CV) para estudiar el nivel de energía de los complejos recientemente desarrollados, como se muestra en la Fig. S18. Al compararlos con el potencial de oxidación del ferroceno, pudimos determinar los niveles más altos de orbitales moleculares ocupados (HOMO) de los complejos 1 y 2. La propiedad electroquímica de estos complejos de Ir(III) se estimó mediante experimentos CV utilizando perclorato de tetrabutilamonio como electrolito. en solución de dimetilformamida. El nivel de energía HOMO se determinó comparando el potencial de oxidación del ferroceno, un material estándar, y los materiales sintetizados. Ambos compuestos 1 y 2 mostraron una clara fluctuación oxidativa a 0,78 y 0,76 V, respectivamente. Según la ecuación de la figura S18, se confirmó que los niveles de energía HOMO eran − 5,23 y − 5,21 eV, respectivamente40. La energía de banda prohibida (Eg) de ambos compuestos tuvo el mismo valor a 2,08 eV, que se obtuvo a partir del valor inicial de los espectros de absorción en la solución de cada compuesto. Los niveles de energía LUMO se calcularon restando la energía de la banda prohibida de la energía HOMO.

La Figura 3 muestra los espectros de fotoluminiscencia y absorción UV-visible de nuestros dos complejos 1 y 2 en solución de diclorometano y película delgada depositada al vacío con el material huésped a temperatura ambiente (298 K). Se demostró que las transiciones π – π * permitidas por giro son responsables de la banda de alta absorción por debajo de 450 nm. Se asignaron bandas de absorción relativamente débiles en el rango de 500 a 700 nm en ambos espectros a 1MLCT y 3MLCT mixtos (transferencia de carga de metal a ligando singlete y triplete) con una transferencia de carga entre ligandos (1LLCT). Los picos de emisión de fotoluminiscencia (PL) de los complejos 1 y 2 en solución de diclorometano se observaron a 760 nm con FWHM (ancho completo a la mitad del máximo) de 79 nm y a 755 nm con FHWM de 86 nm, respectivamente. El complejo 1 tenía un ligero desplazamiento al rojo de 5 nm en comparación con el complejo 2, lo que se debió al efecto del ligando auxiliar. El resultado se puede comparar con los dos complejos de iridio ya conocidos, Ir(piq)2acac (λmax = 622 nm) e Ir(piq)2tmd (λmax = 628 nm) basados ​​en el ligando de fenilisoquinolina, y este significativo rojo -el cambio se debió a la extensión significativa y rica en electrones de la estructura conjugativa de la unidad CPDT41,42. Estos complejos de Ir (III) muestran el rendimiento cuántico absoluto de PL (PLQY) y la desintegración transitoria de los complejos 1 (3,2%, 386 ns) y 2 (3%, 323 ns), respectivamente (ver en la Fig. S19 la vida útil observada). . Con base en la siguiente ecuación, se calcularon las constantes radiativa y no radiativa.

UV: absorbancia visible y PL en solución (línea negra), película delgada (línea roja) a temperatura ambiente (298 K): (a) Ir (mCPDTiq) 2tmd y (b) Ir (mCPDTiq) 2acac.

Todos los datos numéricos y PLQY de la literatura anterior se resumen en la Tabla 1 y la Tabla S1, respectivamente. Aunque PLQY es ligeramente bajo (Tabla S1), cabe destacar que la constante radiativa de los complejos fue significativamente menor o similar a las reportadas en otra literatura previa24,26,27.

Para determinar cómo se orientan las moléculas orgánicas cuando se depositan como una película delgada, se midió el espectro de fotoluminiscencia polarizado p dependiente del ángulo con los emisores dados depositados en el sustrato, como se muestra en la Fig. 4. Se consideró la birrefringencia de cada complejo para el ajuste teórico. . La orientación del dipolo horizontal (Θh) de los complejos 1 y 2 fue 0,80 y 0,81, que estaban muy orientados horizontalmente en comparación con los otros emisores orgánicos y coincidían bien con la curva ajustada, respectivamente. Se prefirió que los complejos 1 y 2 estuvieran orientados horizontalmente porque exhibían una estructura heteroléptica. La estructura del ligando auxiliar afecta el momento dipolar de los emisores que se disponen horizontalmente, mejorando así las características del dispositivo43,44.

Dependencia angular de la intensidad de PL de (a) Ir(mCPDTiq)2tmd, (b) Ir(mCPDTiq)2acac. Línea ajustada (datos experimentales), línea horizontal e isotrópica (simulación) de orientación dipolar.

Los cortos tiempos de vida radiativos, las eficientes emisiones NIR y los complejos Ir(III) altamente orientados horizontalmente nos llevaron a investigar más a fondo sus características EL. La estructura del dispositivo de los OLED era la siguiente: óxido de indio y estaño (ITO)/trióxido de molibdeno (MoO3, 10 nm)/N,N′-Di(1-naftil)-N,N′-difenil-(1,1′ -bifenil)-4,4′-diamina (NPB, 40 nm)/Bebq2: dopante NIR (x% en peso, 30 nm)/batofenantrolina (Bphen, 20 nm)/Liq (1 nm)/Al (100 nm). ITO se modeló sobre un sustrato de vidrio. En la estructura del dispositivo, se utilizaron MoO3, NPB, Bebq2, Bphen, Liq y Al para la capa de inyección de huecos (HIL), la capa de transporte de huecos (HTL), el material huésped, la capa de transporte de electrones (ETL), la capa de inyección de electrones (EIL). ) y cátodo, respectivamente. En particular, se sabe que Bebq2 actúa como un huésped eficaz durante el proceso de dopaje con el complejo de iridio y facilita la transferencia de energía45,46.

El procedimiento de optimización del dispositivo se llevó a cabo con diferentes concentraciones de dopaje (x = 5, 10 y 20% en peso) del dopante NIR (complejos 1, 2). Además, todos los dispositivos se encapsularon con Al2O3 (30 nm) utilizando el método de deposición de capa atómica (ALD) para medir la vida útil. El nivel de energía y la estructura molecular de los materiales y la estructura esquemática del dispositivo se muestran en la Fig. 5a. Los materiales de cada capa se seleccionaron teniendo en cuenta el nivel de energía y la estructura se diseñó para facilitar el equilibrio de carga y reducir el voltaje de conducción.

Propiedades eléctricas y ópticas de los OLED NIR. (a) Diagrama de alineación del nivel de energía y estructura molecular (b) Espectros EL por concentración (c) J – V – R (d) EQE de los OLED NIR dependiendo de las concentraciones de dopaje.

El espectro EL normalizado de los OLED NIR se muestra en la Fig. 5b en función de los complejos con la concentración de dopaje. Los espectros EL de todos los dispositivos son idénticos a los del PL, lo que sugiere que el excitón estaba bien confinado dentro del EML. Sin embargo, el fenómeno de aparición de un pico en una región visible alrededor de 500 nm se observó según la concentración de dopaje. El pico en el área visible disminuye cuando se inyecta más dopante en una concentración alta. Este fenómeno podría explicarse por el hecho de que el pico de PL del material huésped (Bebq2) (ver Fig. S20) emerge en concentraciones bajas de dopaje. Cuanto mayor es la concentración, más fácil es que la energía se transfiera del huésped al dopante, por lo que el pico en el área de luz visible disminuye47 (ver Fig. 5b, Fig. S21).

La densidad de corriente, el voltaje y la radiancia (J – V – R), las características de distribución de la luz y el EQE se muestran en la Fig. 5c, d. Todos los dispositivos funcionaron perfectamente sin corriente de fuga y tenían una distribución de emisión lambertiana (Fig. S22). Todos los datos numéricos se describen en la Tabla 2. El RC máximo fue de 723 y 606 mW/sr/m2/V, el EQEmax fue de 0,48 y 0,37 %, y el Von fue extremadamente bajo a 2,2 V para los complejos 1 y 2 a una concentración de dopaje de 10. % en peso, respectivamente. Además, se demostró la estabilidad y confiabilidad después de más de 120 h según el tiempo letal medio (LT50) para los complejos 1 y 2 al 10% en peso, respectivamente (Fig. S23).

Ambos complejos mostraron el rendimiento más alto al 10% en peso, lo que indica que funcionan a voltajes significativamente más bajos en comparación con los OLED NIR informados anteriormente, lo que significa que se suministró y transportó una carga equilibrada al dispositivo como una estructura óptima, lo que resultó en la captura directa de el portador.

El NIR OLED desarrollado en el estudio mostró el mejor rendimiento para el complejo 1 con una concentración de dopaje del 10% en peso. Los valores numéricos (Rmax, Vmax y RC) de estudios anteriores se presentan en la Tabla S2. Entre ellos, el RC se calculó dividiendo la radiancia máxima por el voltaje máximo. En comparación con otros OLED NIR basados ​​en Ir(III) reportados en la literatura, existen algunas deficiencias en la radiancia más alta y EQE debido al bajo PLQY, pero existe la ventaja de un RC alto. Se supone que esto se debe al hecho de que la densidad de corriente del dispositivo NIR OLED desarrollado en este estudio es aproximadamente 20 veces mayor. Debido a que el EQE se ve afectado por el PLQY, puede ser bajo cuando el PLQY es bajo. Sin embargo, mediante la optimización de la estructura general del dispositivo, fue posible implementar un dispositivo con un RC alto logrando un voltaje de conducción bajo y una radiancia alta a un voltaje relativamente bajo debido a una buena inyección de corriente.

Básicamente, una alta luminosidad no es muy importante en la fototerapia con LLLT. Más bien, el dispositivo debe fabricarse en términos de RC teniendo en cuenta el voltaje de excitación para la radiación correspondiente para aplicaciones comerciales. En otras palabras, es tremendamente importante considerar el consumo de energía de los OLED NIR para su uso en aplicaciones reales. El OLED NIR tenía un Von extremadamente bajo y el RC más alto en comparación con los otros OLED NIR basados ​​en Ir(III) que se muestran en la Fig. 6.

Capacidad de radiancia dependiendo de Von (representada en referencia a OLED NIR basados ​​en el complejo Ir (III)).

En resumen, los complejos heterolépticos de Ir(III) se diseñan y sintetizan con una alta relación dipolar horizontal de orientación dipolar (complejo 1: 80%, complejo 2: 81%) y una vida radiativa corta (complejo 1: 390 ns, complejo 2: 320 ns). Debido a su alta densidad electrónica y su larga longitud de conjugación π, esta estructura puede cerrar la brecha de energía y emitir la longitud de onda NIR (760 nm). En particular, el NIR OLED con nuestro complejo Ir(III) de nuevo diseño tiene un Von significativamente más bajo, un RC abrumadoramente alto y una mejor confiabilidad que los OLED NIR anteriores basados ​​en el complejo Ir(III). Por lo tanto, nuestro estudio sirve para presentar la dirección futura de los OLED NIR para aplicaciones prácticas en la industria.

Todos los reactivos iniciales se adquirieron de Sigma Aldrich y Alfa Aesar. El catalizador de paladio (tetrakis (trifenilfosfina) paladio (0)) se adquirió de Umicore. El hidrato de iridio fue suministrado por Furuya Metal Korea. Todos los reactivos adquiridos comercialmente se utilizaron sin ninguna purificación adicional y se sintetizaron una serie de intermedios de acuerdo con el método informado48. Además, se preparó (4,4-dimetil-4H-ciclopenta[2,1-b:3,4-b']ditiofen-2-il)trimetilestanano (4) según la literatura49.

Todos los espectros (RMN 1H y RMN 13C) se midieron utilizando un espectrómetro de 300 MHz (Bruker) y 500 MHz (DRX). Los espectros de masas (datos FAB y EI) se adquirieron con un espectrómetro de masas de alta resolución utilizando un JMS-700 (Jeol). Para analizar la estabilidad térmica de los complejos de iridio preparados, se realizó un análisis termogravimétrico utilizando instrumentos TA 2050 TGA. Todos los datos de calorimetría diferencial de barrido (DSC) se midieron utilizando un DSC 2100 de TA Instruments y se calentaron desde temperatura ambiente hasta 800 °C (10 °C/min). Los espectros de absorción ultravioleta-visible se adquirieron en un espectrofotómetro LAMBDA-900 (PerkinElmer). Se midió la voltamperometría cíclica (CV) para estudiar las propiedades electroquímicas de los materiales preparados. Se utilizó un sistema de tres electrodos con un electrodo de vidrio de carbono, un electrodo de Ag/AgCl y un alambre de platino como electrodo de trabajo, electrodo de referencia y contraelectrodo, respectivamente. Para condiciones experimentales detalladas, se registró un voltamograma cíclico utilizando perclorato de tetrabutilamonio como electrolito en una solución de dimetilformamida 0,1 M bajo nitrógeno gaseoso a una velocidad de barrido de 50 mV/s.

Esta reacción se realizó siguiendo el método de la literatura48. RMN 1H (300 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 7,07 (d, J = 4,8 Hz, 2 H), 7,02 (d, J = 4,8 Hz, 2 H).

Esta reacción se realizó siguiendo el método de la literatura48. RMN 1H (300 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 7,21 (d, J = 5,1 Hz, 2 H), 7,12 (d, J = 5,1 Hz, 2 H), 3,5 (s, 2 H).

Esta reacción se realizó siguiendo el método de la literatura48. RMN 1H (300 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 7,19 (d, J = 4,8 Hz, 2 H), 7,02 (d, J = 4,8 Hz, 2 H), 1,48 (s, 6 H).

Esta reacción se realizó siguiendo el método de la literatura49. RMN 1H (300 MHz, CD2Cl2): δ (ppm) = 6,98 (d, J = 4,8 Hz, 1 H), 6,90 (s, 1 H), 6,84 (d, J = 4,8 Hz, 1 H), 1,27 ( s, 6 H), 0,31—0,12 (m, 9 H).

(4,4-dimetil-4H-ciclopenta[2,1-b:3,4-b']ditiofen-2-il)trimetilestanano (10,0 g, 48,5 mmol), 1-cloroisoquinolina (7,9 g, 48,5 mmol) Se disolvió en tolueno (500 ml) y se purgó con gas nitrógeno durante 30 min. Luego se añadió un catalizador de paladio (Pd(PPh3)4, 1,1 g, 1,0 mmol) a la mezcla de reacción y se agitó a 105 °C durante 12 h. Después de enfriar hasta temperatura ambiente, la mezcla reaccionante se inactivó con agua y se extrajo con cloruro de metileno tres veces. Luego la porción de solución orgánica se secó usando sulfato de magnesio anhidro y se evaporó. Después de eliminar el disolvente, el producto se purificó mediante cromatografía en columna usando hexano y acetato de etilo (rendimiento: 7,4 g, 82%). RMN 1H (300 MHz, CD2Cl2): δ (ppm) = 8,54 (d, J = 8,4 Hz, 1 H), 8,40 (d, J = 5,7 Hz, 1 H), 7,80 (d, J = 7,5 Hz, 1 H), 7,65–7,54 (m, 3 H), 7,47 (d, J = 5,4 Hz, 1 H), 7,19 (d, J = 4,8 Hz, 1 H), 6,99 (d, J = 4,8 Hz, 1 H ), 1,46 (s, 6H). RMN 13C (300 MHz, CD2Cl2): δ (ppm) = 161,42, 161,10, 153,41, 143,63, 142,07, 138,06, 137,24, 135,31, 129,99, 127,64, 127,29, 126,42, 126,35, 125,54, 122,84, 120,95, 119,23, 52,71, 45,38, 24,94 HRMS-EI+ (m/z): [M]+ calculado para C20H15NS2, 333,06; encontrado, 333.0648.

Un ligando ciclometalante, 1-(4,4-dimetil-4H-ciclopenta[2,1-b:3,4-b']ditiofen-2-il)isoquinolina (5) (7,5 g, 22,5 mmol) e iridio( III) se disolvieron cloruro hidrato (3,1 g, 10,2 mmol) en etilglicol y agua destilada. La mezcla de reacción se agitó durante la noche en atmósfera de gas nitrógeno. Luego, los sólidos precipitados se filtraron y se lavaron con agua y una pequeña cantidad de éter dietílico. Estos productos brutos se secaron completamente y luego se utilizaron sin ningún procedimiento de purificación adicional.

Un dímero preparado con puente μ-cloro [(mCPDTiq)2Ir(μ-Cl)]2 (5 g, 2,8 mmol), 2,2,6,6-tetrametil-3,5-heptanodiona (2,1 g, 11,2 mmol) y se disolvieron carbonato de sodio (2,9 g, 28,0 mmol) en etilglicol. El matraz de tres bocas se mantuvo a reflujo durante 12 h a 120 °C y luego la mezcla de reacción enfriada se vertió en agua helada y el sólido precipitado se filtró y los sólidos filtrados se extrajeron con diclorometano y agua. La porción orgánica se secó usando sulfato de magnesio anhidro y se evaporó a presión reducida. Después de eliminar el disolvente orgánico, el producto negro-púrpura se purificó mediante cromatografía en columna usando hexano y acetato de etilo (Rendimiento: 1,2 g, 42%). RMN 1H (300 MHz, CD2Cl2, d2): δ (ppm) = 9,01–8,98 (m, 2 H), 7,97 (d, J = 6,6 Hz, 2 H), 7,87–7,83 (m, 2 H), 7,75 –7,71 (m, 4 H), 7,16–7,14 (d, J = 4,8 Hz, 2 H), 7,12 (d, J = 5,1 Hz, 1 H), 5,51 (s, 1 H), 1,58 (s, 12 H), 0,79 (s, 18H). RMN 13C (500 MHz, CD2Cl2): δ (ppm) = 194,34, 167,44, 165,19, 164,68, 149,95, 141,86, 141,67, 138,16, 136,92, 133,62, 130,81, 127,19, 126,98, 126,57, 126,43, 124,15, 120,68, 114,50, 93,57, 91,89, 91,57, 89,98, 86,87, 85,78, 85,41, 54,14, 53,9, 53,78, 53,63, 53,42, 53,26, 53,21,53,06, 52,70, 45,78, 40,9 0, 27,57, 23,99, 22,91. HRMS-FAB+ (m/z): [M + H]+ calculado para C51H47IrN2O2S4, 1040,21; encontrado, 1040.2174.

(Rendimiento: 34%) RMN 1H (300 MHz, CD2Cl2, d2): δ (ppm) = 9,02–8,98 (m, 2 H), 8,09 (d, J = 7,8 Hz, 2 H), 7,91–7,88 (m , 2 H), 7,78–7,75 (m, 4 H), 7,20–7,18 (d, J = 6,6 Hz, 2 H), 7,17–7,16 (d, J = 4,8 Hz, 2 H), 6,76–6,74 (d , J = 4,8 Hz, 2 H), 5,37 (s, 1 H), 1,77 (s, 6 H), 0,80 (s, 6 H), 0,45 (s, 6 H). RMN 13C (300 MHz, CDCl3): δ (ppm) = 184,68, 167,21, 164,75, 142,96, 141,75, 138,36, 137,02, 133,68, 130,90, 127,21, 127,05, 126,55, 1 24,24, 120,61, 114,71, 100,59, 45,87, 28,43, 24.03, 23.05. HRMS-FAB + (m/z): [M + H] + calculado para C45H35IrN2O2S4, 956,1211; encontrado, 956.1216.

Se depositaron películas delgadas (50 nm) al vacío sobre un sustrato de vidrio bajo alto vacío (2 \(\times\) 10−6 torr). El espesor de los complejos se midió usando un monitor de espesor de cuarzo. Luego, se midieron la absorción UV-vis y los espectros PL utilizando un Fluorolog-3 (HORIBA). La longitud de onda de excitación se ajustó a 430 nm en ambos complejos. Además, el PLQY de los complejos de Ir (III) se midió utilizando un Fluorolog-3 (HORIBA).

La capa de emisión se depositó sobre un sustrato de vidrio desnudo de 50 nm de espesor. Luego, la encapsulación del vidrio se realizó en una caja de guantes llena de nitrógeno (N2) para evitar la degradación del aire. Se obtuvo un espectro de PL polarizado p dependiente del ángulo completo con el sistema de medición de intensidad motorizado basado en goniómetro (Phelos, Fluxim). La simulación y el ajuste de los datos experimentales se realizaron con un código MATLAB personalizado que describe la teoría de la radiación dipolar coherente.

Todos los materiales orgánicos e inorgánicos se compraron de Sigma-Aldrich e iTASCO. Los dispositivos se fabricaron sobre un sustrato de vidrio ITO estampado con una resistencia laminar de 15 \(\Omega\) por cuadrado. MoO3, NPB, Bphen, Liq y Al se depositaron a una velocidad de 0,5, 1, 1, 0,1 y 2 Å/s, respectivamente. El huésped (Bebq2) y el huésped (complejos 1 y 2) se depositaron conjuntamente en diversas concentraciones de dopaje en un alto vacío de 2 \(\times\) 10−6 torr. Todos los dispositivos se encapsularon dentro de Al2O3 mediante el proceso de deposición de capas atómicas (ALD) a 70 ℃. Las características de densidad de corriente-voltaje-radiancia (J-V-R) y de intensidad EL con resolución de ángulo de los dispositivos fabricados se obtuvieron con una unidad de medida de fuente (Keithley 2400) utilizando un fotodiodo calibrado (FDS 100, Thorlab) y una fibra. espectrómetro óptico (BW_UVNb, StellarNet) sostenido en un goniómetro motorizado (PRM1/MZ8, Thorlabs) en una guantera llena de nitrógeno (N2). El EQE (ηEQE) y el PE (ηPE) de los dispositivos se estimaron a partir de las características angulares completas medidas sin simplificación lambertiana50. La vida útil de funcionamiento se controló utilizando un probador de vida útil OLED McScience Polaronix M6000.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

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Este trabajo fue apoyado por el Programa del Centro de Excelencia en Investigación en Ingeniería (ERC) respaldado por la Fundación Nacional de Investigación (NRF) del Ministerio de Ciencia y TIC de Corea (Subvención No. NRF-2017R1A5A1014708). Esta investigación fue apoyada por el Programa Nacional de I+D a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) financiada por el Ministerio de Ciencia y TIC (2021M3C1C3097646). Este trabajo fue apoyado por el Programa de Desarrollo de Tecnología Estratégica Industrial (20011059) financiado por MOTIE, Corea. Este trabajo fue apoyado por el Programa de desarrollo tecnológico (2022-00141495) financiado por el Ministerio de Pymes y Startups (MSS, Corea). Este trabajo fue apoyado por el Programa de Innovación Tecnológica (20018379, Desarrollo de pantallas portátiles tejidas a base de fibra emisora ​​de luz de alta confiabilidad) financiado por el Ministerio de Comercio, Industria y Energía (MOTIE, Corea). Este trabajo también fue apoyado por el Programa de Innovación Tecnológica (20018954, Desarrollo de sensores de oximetría de pulso de baja potencia para monitoreo continuo de la salud) financiado por el Ministerio de Comercio, Industria y Energía (MOTIE).

Estos autores contribuyeron igualmente: Yongjin Park, Gyeong Seok Lee y Woochan Lee.

Escuela de Ingeniería Eléctrica, Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST), 291 Daehak-Ro, Yuseong-Gu, Daejeon, 34141, República de Corea

Yongjin Park, Woochan Lee, Seunghyup Yoo y Kyung-Cheol Choi

Departamento de Química y RNIS, Universidad Nacional de Gyeongsang, Jinju, 660-701, República de Corea

Gyeong Seok Lee y Yun-Hi Kim

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K.-CC, Y.-HK y SY supervisaron el manuscrito. YP y WL optimizaron y analizaron las características de los materiales y la estructura OLED. GL diseñó y sintetizó dos tipos de materiales NIR. Todos los autores discutieron los resultados del experimento y participaron en la preparación del manuscrito. YP, GL y WL contribuyeron igualmente como autores principales. K.-CC, Y.-HK y SY contribuyeron igualmente como autores correspondientes.

Correspondencia a Seunghyup Yoo, Yun-Hi Kim o Kyung-Cheol Choi.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Park, Y., Lee, GS, Lee, W. et al. Diodos emisores de luz orgánicos heterolépticos de infrarrojo cercano basados ​​en Ir(III) con alta capacidad de radiación. Informe científico 13, 1369 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-27487-6

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Recibido: 11 de noviembre de 2022

Aceptado: 03 de enero de 2023

Publicado: 25 de enero de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-27487-6

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