精心设计的铜复合物为更便宜的有机led提供了途径

贵重金属的有机金属配合物铱而且钌可以强烈发光，理论上使它们成为有机led的理想选择染料敏化太阳能电池．然而，它们的稀缺性和成本使得广泛使用变得不切实际。但现在美国的研究人员已经证明了设计师是如何铜配合物可以终结对贵金属的需求。¹

在发光的贵金属有机金属配合物中，当电子从分子的三态激发态衰变到基态时，就会发生发光。然而，对于地球上更轻、储量更丰富的金属配合物来说，这个过程的效率要低得多。无机化学家说:“铱是地球上含量最少的自然元素。马克·汤普森南加州大学教授。“如果我想找到替代品，铜有多个问题:首先是三态激发态的寿命要长得多——几十到几百微秒，而铱的激发态大约是一微秒——而LED中空穴和电子重新组合的寿命只有微秒，所以我不会得到一个高效的LED。第二，在历史上研究的所有铜化合物中，非辐射衰变途径胜过辐射衰变途径。”

为了解决第一个问题，Thompson和同事们利用了铜配合物，像铱配合物一样，具有具有纳秒寿命的辐射单线态激发态这一事实。在铱中，这些激发态的能量比三态激发态高得多，但在铜中，这种差异要小得多。通过设计复合物以最小化单态和三态之间的空间重叠，研究人员使这些能量尽可能接近。这使得在室温下处于三态的电子仅在热能作用下就能移动到单态，然后在衰变到基态时发射光子。这被称为热激活延迟荧光。

更重要的是，研究人员几乎完全抑制了非辐射衰变途径。汤普森解释说:“如果你能使分子在激发态下变形，你就可以很容易地过渡到基态，而不发射光子。”为了防止这种情况，研究人员使用了体积庞大的环(烷基)(氨基)卡宾和氮结合酰胺配体，将分子固定成线性结构。结果，他们发现超过99%的电子被提升到激发态导致光子发射。汤普森说:“我们已经证明，在所有实际用途中，你可以让铜化合物表现得像铱化合物一样。”

无机化学家肯尼斯·Warnmark瑞典隆德大学的教授，他的小组最近展示了第一个光致发光的例子铁复合物²他指出，尽管热激活延迟荧光以前已经在有机led中使用过，但在铜配合物中非常高的辐射重组率是新的。然而，他警告说，这种复杂、笨重的配体本身可能会给商业化带来重大障碍。他说:“生产这些配体所涉及的人工成本很高:这是一个需要解决的问题。”“这是朝着在光功能材料中使用地球上丰富的金属迈出的一步，但这还不是真正的一步。”