Desenvolvimento de complexos luminescentes de Cu(I) com ligantes contendo os grupos selenodiazol e tiadiazol para aplicação em oleds

Abstract

A química vem contribuindo significativamente para o desenvolvimento de diversos dispositivos eletrônicos baseados em compostos orgânicos e inorgânicos nos últimos anos. Dentre eles, os diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) se destacam. Estes dispositivos podem ser flexíveis e transparentes, diferentes dos demais dispositivos existentes. Além disso, eles têm alta resistência ao stress mecânico e baixo consumo de energia em relação aos atuais displays e fontes de iluminação disponíveis no mercado. O baixo consumo energético, entre outras coisas, levou muitos grupos de pesquisa a buscar novas aplicações para os mesmos. Os OLEDs baseados em cobre vêm ganhando espaço nas últimas duas décadas. Esse metal possui propriedades interessantes e são abundantes na crosta terrestre em comparação com os metais utilizados atualmente, como irídio e platina, o que reduz os custos de fabricação dos dispositivos. Este trabalho apresenta a síntese e caracterização experimental de quatro novos complexos de cobre(I) com ligantes fosfina e derivados da 1,10-fenantrolina contendo os grupos tiadiazol e selenodiazol. Os compostos foram caracterizados por diversas técnicas instrumentais de espectroscopia de IR, UV-Vis, fotoluminescência, espectrometria de massas, análise elementar de CHN e difratometria de raios-X. Os valores de tempo de vida e rendimento quântico em solução e filme foram obtidos e indicam que a adição dos grupos tiadiazol e selenodiazol alteram significativamente a emissão do complexo. Cálculos de TDDFT e SOC-TDDFT permitiram a atribuição das transições eletrônicas, o cálculo dos elementos de matriz do acoplamento spin-órbita e da diferença de energia entre os estados singleto e tripleto. As análises experimentais e teóricas conduziram a uma proposta de mecanismo de emissão dos complexos. Por último, um dispositivo OLED que ainda em fase de otimização é apresentado e se mostra comparável aos existentes atualmente.

Abstract : Chemistry has been contributing to the development of various electronic devices based on organic and inorganic compounds in recent years. Among them, organic light emitting diodes (OLEDs) stand out. These devices can be flexible and transparent, different from the other existing devices. In addition, they have high resistance to mechanical stress and low power consumption compared to the current displays and lighting sources available in the market. The low energy consumption, among other things, led many research groups in search of new applications for them. OLEDs based on copper have been gaining attention over the past two decades. This metal has interesting properties and is abundant in the earth's crust in comparison with the currently used metals, such as iridium and platinum, which reduces the manufacturing costs of the devices. This work presents a synthesis and experimental characterization of four new copper (I) complexes with phosphine ligands and 1,10-phenanthroline derivatives containing the thiadiazole and selenodiazole groups. The compounds were characterized by several instrumental techniques as IR spectroscopy, UV-Vis, photoluminescence, mass spectrometry, elemental analysis of CHN and X-ray diffraction. Life time and quantum yield values in a solution and film are obtained and indicate that the addition of the thiadiazole and selenodiazole groups significantly change the emission of the complex. TDDFT and SOC-TDDFT calculations allowed the assignment of electronic transitions, calculation of spin-orbit coupling matrix elements, and energy difference between singleton and triplet states. The experimental and theoretical analyzes led to a proposal for the mechanism of emission of the complexes. Finally, an OLED device that is still in the stage of optimization is presented and is comparable to those currently available.