ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Ведение. Постановка задачи и цель выполняемой работы

Светоизлучающие вещества – это полупроводники, которые под воздействием внешнего источника энергии (лазер, электрический ток) могут излучать кванты света в определённом диапазоне длин волн; диапазон (а следовательно – цвет свечения) зависит от энергии испускаемых квантов. Без этих технологических материалов трудно представить современные устройства микроэлектроники: экраны мониторов и гаджетов, электронные информеры, многочисленные осветительные приборы и рекламные табло.

В создании цветных светодиодов прогресс движется от напыления дорогих неорганических полупроводников через менее дорогие малые органические молекулы к дешёвым органическим полимерам. Они должны быть доступными, стабильными и удобными в переработке. С ними можно отказаться от такого сложного технологического приёма как напыление и перейти практически к штамповке.

Для большинства областей свечения уже созданы стабильно работающие устройства на основе органических полимеров, но до сих пор актуальной является задача создания стабильного полимерного материала синего свечения. Органические светоизлучающие диоды (OLED) синего свечения в своём роде уникальны [1], поскольку только ароматические соединения обладают люминесценцией в синей части спектра. На сегодняшний день практически все успешные попытки разработок в этой области связаны с такими соединениями как полифлуорены. Однако полифлуорены недостаточно стабильны, быстро окисляются – и устройство теряет синий цвет.

Мы стремимся преодолеть эту трудность.

В нашей лаборатории методом кросс-сочетания (Ni⁰-катализируемой поликонденсацией) был синтезирован разветвлённый звездообразный полифенилен – поли(1,3,5-трисфенилбензол-4,4’,4”-триил). Полученный материал показал высокий квантовый выход люминесценции в растворе (почти 100%) [2, 3]. В отличие от полифлуоренов, он проявляет значительную устойчивость к окислению, термо- и радиационную стабильность, что уже является залогом успеха. Однако квантовый выход люминесценции в твердом состоянии и квантовый выход электролюминесценции оказались невелики. Это может быть связано с низкой подвижностью носителей заряда. Опираясь на литературные данные, для повышения подвижности носителей заряда мы решили модифицировать разветвленный полифенилен: ввести в полисопряжённую матрицу гетероатомы, например атомы азота, которые, обладая электронодонорными свойствами, должны обеспечивать дырочную проводимость.

Таким образом, целью выполняемой бакалаврской работы является синтез и изучение модифицированных гетероатомами разветвлённых полифениленов и изучение их спектральных и электрофизических характеристик для последующего применения в OLED синего свечения.

Для достижения поставленной цели на начальном этапе работы мы провели совместную поликонденсацию 1,3,5-трис(4-бромфенил)бензола (ТБФБ) и трис(4-бромфенил)амина (ТБФА) и синтезировали ряд образцов с различными соотношениями этих реагентов (рис. 1.1). Для полученных образцов были сняты спектры поглощения и фотолюминесценции и рассчитаны величины квантового выхода люминесценции в растворе. Намечены перспективы дальнейших исследований.

Рис. 1.1. Принципиальная структура полимерного материала на основе ТБФБ и ТБФА

В ходе выполнения данной работы мы принимали участие в конференции-конкурсе научных работ молодых учёных по химии элементоорганических соединений и полимеров «ИНЭОС-2015» [4].

Работа выполняется при поддержке гранта РФФИ 15–53–78042.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Синтез исходного тримера –
1,3,5-трис(пара-бромфенил)бензола

1,3,5-Трис(пара-бромфенил)бензол (ТБФБ) синтезировали циклотримеризацией бромацетофенона в присутствии триэтоксиметана (ортомуравьинового эфира) в бензоле при пропускании сухого хлороводорода. Принципиальная схема процесса циклотримеризации избражена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Принципиальная схема получения трифенилбензола из ацетофенона в присутствии триэтоксиметана в кислой среде

Циклоконденсация моноацетилароматических соединений – наиболее простой и надежный способ синтеза разветвленных молекул [5]. В результате этой реакции генерируется новое 1,3,5-трифенилзамещенное бензольное ядро.

В случае использования пара-бромацетофенона вместо ацетофенона получаем в качестве целевого продукта 1,3,5-трис(пара-бромфенил)бензол.