Двойной срок службы молекулы: дисплей смартфона в течение дня, хирургический помощник ночью

Оказалось, что OLED -технология безупречно спасает человеческую жизнь.

Ученые из Университета Кюшу представили органическую молекулу, которая до сих пор сочетает в себе два несовместимых качества — исключительную эффективность светового излучения и способность глубокого проникновенного приема без повреждения живой ткани. Эта комбинация представляет собой многообещающую технологию, которая может работать одновременно в отношении потребительской электроники и медицины -от ярких и экономичных OLED -дисплеев до неинвазивной диагностики с высокой точки зрения.

OLED -экраны, которые используются сегодня в смартфонах, телевизорах и носимой электронике, все более утонченно утонченно с механизмом термически активированной задержки флуоресценции (Тадф) Это позволяет преобразовать энергию трехпользованных состояний, которые обычно теряются, чтобы преобразовать в слог, используя тепло окружающей среды. Это создает более яркое изображение с меньшим потреблением энергии.

На медицинских изображениях еще один подход — два разарного поглощения (2PA) — используется для работы с глубокими тканевыми слоями. Это позволяет молекуле поглощать два фотона с более низкой энергией, что уменьшает рассеяние света и сводит к минимуму тепловое повреждение ячеек. Возбуждение строго осуществляется в центре лазера, что обеспечивает высокую ясность и безопасность изображений.

Проблема заключается в том, что сильный TADF и высокий 2PA требуют противоположных свойств молекулярной архитектуры. TADF требует скрученной структуры с разделенными электронными орбиталями, в то время как 2PA требует плоской структуры с максимальным перекрытием. Эти требования давно препятствовали созданию универсального материала.

Команда во главе с Юхей Читос разработала Cztrzcn — Молекула, которая сочетает в себе электронный дефективный фрагмент карбазола и ядро триазина в электронном виде, дополненное цианическими группами для тонкой настройки орбитального распределения. Эта конфигурация действует как «переключатель»: когда она поглощает свет, молекула сохраняет перекрывающиеся орбитали, обеспечивая эффективное два -фотонное приема, в то время как после возбуждения она меняет свою структуру, обменивая орбитали для люминесценции TADF.

Теоретические расчеты и эксперименты подтвердили, что CZTRZCN успешно объединяет обе функции. Как часть OLED -устройства, он достиг внешней квантовой эффективности 13,5%, что является рекордным значением для материалов TADF на основе триазина. В то же время были зарегистрированы высокий участок 2PA и интенсивный люминесцент, что делает молекулу многообещающей для биомедицинской визуализации.

Еще одним преимуществом CZTRZCN является его органическая природа — без металлов и низкой токсичности, что делает материал биосовместимым и подходящим для медицинских зондов и датчиков. Это может быть особенно полезно при методах флуоресцентной микроскопии с распределением времени.

Авторы исследования считают, что предложенная стратегия — создание молекул с другим орбитальным устройством для фаз поглощения и радиации — может быть основой для разработки целого класса многофункциональных материалов, которые не ограничиваются областью медицины или дисплеев. Команда планирует расширить диапазон излучаемых длин волн и сотрудничать с инженерами из биомедицины и электроники. Возможные направления включают датчики для переноса тела, сложные OLED -панели и диагностические системы in vivo.