Einzelmolekülstudien an OLED-Emittern für ein umfassendes Verständnis der Unordnung in organischen Halbleitersystemen mit Host-Guest-Beziehung

• Antragsteller: Dr. Francisco Tenopala Carmona
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 548649522

Organische lichtemittierende Halbleitermoleküle sind vielversprechende Materialien auf Kohlenstoffbasis, die elektronische Anregungen effizient in Licht umwandeln können und somit die Realisierung organischer Leuchtdioden (OLEDs) ermöglichen. Diese Moleküle können aus einer Lösung oder durch thermische Verdampfung im Vakuum abgeschieden werden, um makroskopisch homogene dünne Filme zu bilden, die die Herstellung vielseitiger, flexibler und leichter Bauteile ermöglichen. Allerdings weisen diese Materialien auf der mikroskopischen Skala ein gewisses Maß an Unordnung auf. Das bedeutet, dass Variationen zwischen den spezifischen Konfigurationen der einzelnen Moleküle in diesen Filmen die Leistung der Bauteile erheblich beeinträchtigen können, und unser derzeitiges Verständnis der Auswirkungen solcher Unordnung ist durch die Empfindlichkeit moderner Messmethoden begrenzt. In diesem Projekt werde ich Einzelmolekülmikroskopie und -spektroskopie einsetzen, um Verteilungen in der Ausrichtung und Konformation einzelner elektrolumineszenter Moleküle zu messen, die in OLEDs verwendet werden. Die herausragende Empfindlichkeit und Auflösung dieser Techniken wird es mir ermöglichen, noch nie dagewesene Informationen darüber zu erhalten, wie die Ausrichtung, Konformation und Lumineszenz von Emittermolekülen durch ihre molekulare Struktur und ihre mikroskopische Umgebung beeinflusst werden. In einem ersten Schritt möchte ich verstehen, wie die chemische Struktur dieser Moleküle ihre Orientierungsverteilungen in verschiedenen Wirtsmaterialien beeinflusst. Dann werde ich Veränderungen dieser Verteilungen an verschiedenen Positionen in Filmen mit einer Dicke, die für die einzelnen Schichten von OLEDs relevant ist (etwa 20 bis 50 nm), untersuchen, die ich mit Veränderungen in der Ausrichtung der Wirtsmoleküle im Film in Verbindung bringen werde. In einem weiteren Schritt werde ich die Auswirkungen der elektronischen und optischen Eigenschaften der verschiedenen Wirtsmaterialien anhand von Änderungen der Photolumineszenz einzelner Emittermoleküle untersuchen. Schließlich werde ich die in den ersten beiden Phasen gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um den Einfluss dieser Wirtsmaterialien auf die Konformation und die elektronischen Eigenschaften der einzelnen Emittermoleküle zu untersuchen. Die im Rahmen dieses Projekts gewonnenen Informationen werden es mir ermöglichen, Leitlinien für das Design und die Verarbeitung von OLED-Emittern zu erstellen und die derzeitigen theoretischen Modelle für diese Systeme zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien, Großbritannien, Italien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Gordon Hedley; Professor Dr. Yoann Olivier; Professorin Dr. Anna Painelli