Puntos cuánticos de carbono (CQD) Los puntos cuánticos de carbono (CQD), como materiales luminiscentes respetuosos con el medio ambiente, suelen presentar altos rendimientos cuánticos en condiciones de fotoluminiscencia. Los CQD tradicionales pueden alcanzar un rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY) superior al 80 % en solución, pero este disminuye significativamente en películas delgadas de estado sólido, lo que da como resultado dispositivos LED basados en CQD con un brillo y una eficiencia mucho menores que los dispositivos de puntos cuánticos que contienen metales pesados. El desarrollo de nuevos CQD que puedan mejorar la luminiscencia en la matriz se ha convertido en un reto clave para impulsar el desarrollo de la próxima generación de tecnologías de luminiscencia sostenibles.

La revista Advanced Functional Materials informa que los investigadores han desarrollado una nueva clase de puntos cuánticos de carbono (MIE-CQD) con un efecto MIE mejorado por luminiscencia inducida por matriz (MIE) sin precedentes, mediante un diseño de ingeniería molecular racional. Estos MIE-CQD se sintetizaron mediante el método solvotérmico en condiciones de etanol fuertemente alcalino, utilizando 2,5-dimetoxifenil-1,4-diformaldehído (DMDD) y 2-naftilacetonitrilo como precursores.

A diferencia de los puntos cuánticos de carbono convencionales, los puntos cuánticos de carbono modificados con MIE presentan un rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY) de tan solo el 15 % en solución diluida, pero aumenta hasta el 31 % en polvo sólido. Sin embargo, al dispersarse en matrices poliméricas como el polimetilmetacrilato (PMMA), su PLQY se incrementa significativamente hasta superar el 70 %. Mediante un análisis estructural, óptico y fotofísico exhaustivo, los investigadores han confirmado que este efecto de mejora se origina en la restricción del movimiento intramolecular en estructuras no planas, lo que suprime eficazmente la recombinación no radiativa.

Basándose en el excelente rendimiento de luminiscencia en estado sólido de los puntos cuánticos MIE, el equipo de investigación ha construido un dispositivo electroluminiscente procesado en solución. Al dopar puntos cuánticos MIE en el material de fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF) CzAcSF como matriz huésped y combinar PO-T2T como capa de transporte de electrones, el dispositivo logró una eficiente recolección de excitones y transferencia de energía.

El LED optimizado emite a 510 nm, con un brillo máximo superior a 10 000 cd m⁻², una eficiencia de corriente de 20 cd A⁻¹ y una eficiencia cuántica externa (EQE) superior al 7 %, superando significativamente el cuello de botella de rendimiento de los LED CQD fluorescentes tradicionales. Además, el dispositivo construido directamente con CQD MIE como capa luminiscente emitió a 603 nm, alcanzando un alto brillo de 8366 cd m⁻² y estableciendo un nuevo récord para el brillo de los LED CQD de longitud de onda larga.

Este estudio proporciona una estrategia eficaz para el diseño de puntos cuánticos de carbono con luminiscencia inducida por matriz de alto rendimiento, lo que se espera que impulse el desarrollo de la tecnología de diodos emisores de luz.
Título del documento: Mejora de la emisión inducida por matriz sin precedentes que permite obtener diodos emisores de luz electroluminiscentes brillantes y eficientes basados en puntos cuánticos de carbono