شماره ركورد
25466
شماره راهنما
CHE3 266
عنوان
خواص فوتوفيزيكي كمپلكسهاي پلاتين (II) و برخي تركيبات آلي و بررسي كاربردي آنها در ديودهاي نورگسيل آلي
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
شيمي - شيمي فيزيك
دانشكده
شيمي
تاريخ دفاع
1404/07/23
صفحه شمار
231 ص.
استاد راهنما
رضا اميديان
كليدواژه فارسي
كليدواژهها: فسفرسانس، يكتايي-سهتايي وارون، كمپلكس پلاتين (II)، ليگاند دو دندانه، هيدروكربن هاي آروماتيك چندحلقهاي (PHAs) و جايگزيني مثلثي بور-نيتروژن
چكيده فارسي
چكيده
در اين پژوهش، خواص فوتوفيزيكي و اپتوالكترونيكي سه گروه از تركيبات با تمركز بر دو سازوكار اصلي نشر، يعني سازوكارهاي فسفرسانس و آرايش يكتايي–سهتايي وارون (IST)، با استفاده از روشهاي تابعي چگالي (DFT)، تابعي چگالي وابسته به زمان (TD-DFT) و روشهاي از اساس مكانيك كوانتوم بررسي شدند و قابليت آنها جهت كاربرد در ديودهاي نورگسيل آلي (OLED) ارزيابي گرديد.
ابتدا، دو دسته از كمپلكسهاي پلاتين (II) مبتني بر ليگاندهاي دو دندانه 2-فنيلپيريدين (ppy) و 8،7-بنزوكينولين (bzq) مورد مطالعه قرار گرفتند. تحليل ساختاري نشان داد كه اين كمپلكسها در پايينترين حالت تحريكشده سهتايي (T1) پايداري هندسي خوبي دارند و تغييرات جزئي در مختصات پس از تحريك، احتمال اتلاف انرژي غيرتابشي را به حداقل ميرساند. طيفهاي جذبي شبيهسازيشده انتقالات الكتروني عمدتاً از نوع MLCT، ILCT و LLCT را نشان ميدهند و با دادههاي تجربي همخواني مناسبي دارند. بررسي اوربيتالهاي HOMO و LUMO نشان داد كه توزيع چگالي الكتروني و همپوشاني مناسب آنها، مسيرهاي انتقال بار و تحرك حاملهاي بار را بهينه ميكند. در خصوص نشر، طيفهاي فسفرسانس عمدتاً در ناحيه سبز تا قرمز قرار دارند و نوع انتقال بار غالب در اكثر كمپلكسها ³MLCT/³ILCT است. جفتشدگي قوي اسپين–اوربيت (SOC) و اختلاف انرژي مناسب بين حالتهاي يكتايي و سهتايي، فرآيند عبور بينسيستمي (ISC) را تسهيل كرده و بازده كوانتومي فسفرسانس را افزايش ميدهد. اين ويژگيها، همراه با تطابق مناسب سطوح انرژي كمپلكسها با مواد رايج در ساختار OLED، شرايط مناسب براي انتقال بهينه بار و مهار خاموشي ناشي از انتقال معكوس انرژي را فراهم ميكنند و نشاندهنده قابليت بالاي اين كمپلكسها جهت كاربرد در ديودهاي نورگسيل آلي با بازده بالا است.
در بخش آخر، چارچوبهاي جديدي بر پايه هيدروكربنهاي آروماتيك چندحلقهاي (PAH) با جايگزيني هدفمند گروههاي بور–نيتروژن طراحي و بررسي شدند. محاسبات ADC(2)، CC2،CASPT2 و TD-DFT نشان ميدهند كه وارد كردن واحدهاي B–N با آرايش مثلثي به ساختارهاي مزدوج، نهتنها آرايش يكتايي–سهتايي وارون (IST) را حفظ ميكند، بلكه آن را تقويت كرده و شكاف ΔST از محدودهeV 1.3 تا eV 29/0-كاهش مييابد. كاهش همپوشاني HOMO–LUMO و كوچكشدن انتگرال تبادلي (KHL) بهعنوان عامل اصلي در پايداري و تقويت IST شناسايي شد. علاوه بر اين، استفاده از تابعي SOS-RSX-QIDH بهعنوان ابزاري دقيق و قابل اعتماد براي پيشبيني رفتار IST معرفي ميگردد كه همخواني چشمگيري با روشهاي مبتني بر تابع موج دارد.
كليدواژه لاتين
Keywords: Phosphorescence, Singlet–Triplet Inversion, Platinum (II) Complexes, Bidentate Ligands, PAHs, Triangle B–N Substitution
عنوان لاتين
Photophysical properties of Pt (II) complexes and organic compounds with applications in OLED devices
گروه آموزشي
شيمي فيزيك
چكيده لاتين
Abstract
In this study, the photophysical and optoelectronic properties of different organic and inorganic compounds have been investigated with a focus on emission mechanisms, phosphorescence, and singlet–triplet inversion (IST), using density functional theory (DFT), time-dependent DFT (TD-DFT), and ab initio quantum chemical methods to assess their potential applicability in organic light-emitting diodes (OLEDs).
In the first sections, two series of platinum (II) complexes based on bidentate 2-phenylpyridine (ppy) and 7,8-benzoquinoline (bzq) ligands have been examined. Structural analysis revealed that these complexes maintain good geometric stability in the lowest triplet excited state (T1), and minor coordinate changes upon excitation minimize nonradiative energy loss. Simulated absorption spectra indicate that the electronic transitions are primarily of MLCT, ILCT, and LLCT character and show good agreement with experimental data. Analysis of the HOMO and LUMO orbitals demonstrate that their electron density distribution and proper overlap optimize charge transfer pathways and carrier mobility. Regarding emission, the phosphorescence spectra have been predicted in the green-to-red region, with the dominant transitions in most complexes being ³MLCT/³ILCT. High spin–orbit coupling (SOC) values and suitable singlet–triplet energy gaps facilitate intersystem crossing (ISC) and enhance phosphorescence quantum yields. These features, together with the favorable alignment of the complexes’ energy levels with common OLED materials, provide ideal conditions for efficient charge transport and suppression of energy back-transfer, highlighting the high potential of these complexes for high-efficiency OLED applications.
In the third section, new frameworks based on polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with targeted boron–nitrogen (B–N) substitution have been designed and analyzed. High-level calculations (ADC(2), CC2, CASPT2, and TD-DFT) showed that incorporating triangularly arranged B–N units not only preserve singlet–triplet inversion (IST) but also enhances it, reducing the ΔST gap in some cases to –0.29 eV. The decrease in HOMO–LUMO overlap and the reduction of the exchange integral (KHL) were identified as key factors in stabilizing and reinforcing IST. Furthermore, the SOS-RSX-QIDH functional was introduced as a precise and reliable tool for predicting IST behavior, showing excellent agreement with wavefunction-based methods.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
151717
نويسنده