Dr Illia Serdiuk z Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki UG otrzymał grant w konkursie Sonata 16 Narodowego Centrum Nauki. Dzięki przyznanej kwocie blisko 790 tys. zł, naukowiec przez trzy lata będzie realizował wraz zespołem projekt pt. Breaking bad w materiałach organicznych: czy emitery do OLED łamią zasady fotofizyki?
Narodowe Centrum Nauki ogłosiło konkurs SONATA 16 na projekty badawcze, przeznaczone dla naukowców, którzy uzyskali stopień doktora w okresie ostatnich od 2 do 7 lat. Wnioskodawcy mogli ubiegać się o finansowanie projektów obejmujących badania podstawowe, trwające 12 miesięcy, 24 miesiące lub 36 miesięcy. Budżet konkursu wynosi 100 mln zł.
Na temat badań nad wykorzystaniem materiałów organicznych w technologiach i realizacji programu w ramach grantu Sonata 16 z dr. Illią Serdiukiem z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki UG rozmawia Ewa Karolina Cichocka.
- Czy mógłby Pan wyjaśnić na czym polegają Pana badania?
- Działalność ludzi zmienia naszą planetę i zmiany te zachodzą coraz szybciej. Jest szansa, że w ciągu kilkudziesięciu lat ze względu na dominującą kulturę „użyć i wyrzucić” wraz z szybkim rozwojem technologii, rosnącą liczbą „jednosezonowych” urządzeń elektronicznych, tonami zużytych baterii, displejów itd., problem utylizacji odpadów stanie się niezwykle istotny. Wysoce kosztowne i skomplikowane technologicznie procedury utylizacji są zwykle spowodowane użyciem materiałów nieorganicznych, głównie zawierających toksyczne metale ciężkie. Materiały organiczne mogą zostać świetnym rozwiązaniem tych globalnych problemów. Takie materiały składające się głównie z atomów węgla, wodoru, azotu i tlenu oferują wiele korzyści, a przede wszystkim niski koszt produkcji i utylizacji, szeroką dostępność, niską toksyczność i biokompatybilność. Im szybciej nieorganiczne materiały zawierające metale ciężkie zostaną zastąpione organicznymi, tym lepiej.
- No i może poproszę o kilka słów dla laików: czym są emitery OLED i po co nam są potrzebne?
- Technologia organicznych diod elektroluminescencyjnych (angl. OLED) stanowi jeden z najbardziej fascynujących i obiecujących przykładów zastosowania materiałów organicznych w elektronice. Diody OLED to kluczowe elementy nowoczesnych smartfonów, telewizorów i niektórych żarówek. Pomimo nazwy „organiczne” w dostępnych na rynku OLEDach kluczowe związki wytwarzające światło, zwane emiterami, nadal zawierają metale ciężkie. Ten projekt jest zorientowany na badania zjawiska termicznie aktywowanej opóźnionej fluorescencji (angl. TADF), którego zastosowanie w diodach OLED jest najbardziej obiecującym sposobem zastąpienia świecących związków zawierających metale ciężkie przez całkowicie organiczne.
- Na czym będą polegały Pana badania w ramach grantu i czy będą stanowiły kontynuacje poprzednich pana prac?
- W tym projekcie zajmiemy się dwoma fundamentalnymi problemami utrudniającymi dalszy rozwój w pełni organicznych diod OLED na bazie TADF: brakiem uniwersalnego modelu opisującego kluczowe parametry organicznych emiterów TADF oraz niską stabilnością i wydajnością diod o barwie ciemnoniebieskiej. Problemy te są ze sobą ściśle powiązane: bez jasnego zrozumienia zjawiska trudno jest znaleźć najlepsze rozwiązanie dla jego zastosowania.
Najbardziej rozpowszechnione teoretyczne modele TADF oparte są na tak zwanych „regułach wyboru” – podstawowych prawach fotofizyki znanych od około stu lat.
Nasze poprzednie badania jednego z najpopularniejszych emiterów TADF (dostępne pod linkiem https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcb.0c10605) dowodzą, że ten związek organiczny jest w stanie skutecznie złamać te „reguły wyboru” i dzięki temu zapewnić skuteczne świecenie diody OLED. Dzięki uzyskanemu dofinansowaniu z NCN sprawdzimy czy inne czołowe i najbardziej obiecujące niebieskie emitery zachowują się podobnie. Mamy nadzieję, że te badania pozwolą rozbudować ogólny teoretyczny model dla dużej klasy związków, w których zachodzi zjawisko TADF. Z kolei po uzyskaniu takiego modelu podejmiemy próby udoskonalenia badanych emiterów w celu zwiększenia stabilności i czasu pracy niebieskich diod.
- Czy będzie Pan pracował nad tym w zespole i jak długo?
- W ciągu trzech lat trwania projektu przeprowadzimy badania przy użyciu nowoczesnych metod chemii organicznej, spektroskopii elektronowych oraz obliczeń kwantowo-chemicznych. Zespół realizujący projekt będzie składać się z trzech albo czterech wykonawców.
- Dziękuje za rozmowę.