Development of new cationic copper(l) complexes for white light-emitting electrochemical cells

• Autores: Gilbert Umuhire Mahoro
• Directores de la Tesis: Rubén Darío Costa Riquelme (dir. tes.), Sylvain Gaillard (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Desarrollo de nuevos complejos catiónicos de cobre(I) para celdas electroquímicas emisoras de luz blanca
• Tribunal Calificador de la Tesis: Yann Pellegrin (presid.), Fabrice Leardini (secret.), Fabien Boeda (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Materiales Avanzados y Nanotecnología por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Física
    • Química física
      • Electroquímica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • The overall aim of this project was to design new cationic copper(I) complexes with emissions covering the entire visible spectrum and their incorporation into light- emitting electrochemical cells (LEC) towards the development of devices emitting in different colors, i.e., blue, green, yellow, orange, red and ultimately white-emitting LECs. The first focus was to develop complexes with the general formula of [Cu(P^P)(N^N)][PF6] where P^P is a chelating bis-phosphine ligand and N^N are 2,2- bispyridyl ligand derivatives. The commercially available bis-[2- (diphenylphosphino)phenyl]ether (DPEPhos) was chosen as the standard P^P chelating ligand, while the role of the N^N ligand was investigated by studying the influence of the central atom, the nature of the heteroaromatic ring, and electron-withdrawing groups like CF3. These complexes featured blue to red emissions with thermally activated delayed fluorescence (TADF). The structural, photophysical, electrochemical, and thermal properties of the complexes were investigated, and the most promising complexes were evaluated in LECs. Furthermore, white-emitting LECs were achieved using a host-guest approach. The results of this project are described herein. To make the reader familiar with the topic, this manuscript starts with the introduction of the solid- state lighting technology followed by the state of the art of copper(I) complexes in LECs in the first chapter. Then, the second chapter describes the synthesis and characterization of the copper(I) complexes in solution and powder, while the third chapter focuses on the thin-film characterization of the complexes and the design and characterization of LEC devices. Finally, the conclusions and future outlooks are discussed in the last part of the thesis.

    El objetivo general de este proyecto fue el diseño de nuevos complejos catiónicos de cobre(I) con emisiones que cubren todo el espectro visible y su incorporación en células electroquímicas emisoras de luz (LEC) para el desarrollo de dispositivos capaces de emitir luz en diferentes colores, i.e., azul, verde, amarillo, naranja, rojo y, en última instancia, LEC con emisión blanca. El primer enfoque consistió en desarrollar complejos con la fórmula general [Cu(P^P)(N^N)][PF6] donde P^P representa un ligando bifosfán quelante y N^N los derivados del ligando 2,2-bispiridilo. El bis-[2- (difenilfosfino)fenil]éter (DPEPhos) disponible comercialmente fue elegido como el ligando quelante estándar P^P, mientras que el papel del ligando N^N fue investigado mediante el estudio de la influencia del átomo central, de la naturaleza del anillo heteroaromático, y de los grupos de electrón aceptores como el CF3. Estos complejos presentaron emisiones a lo largo de todo el espectro visible con fluorescencia retardada activada térmicamente (TADF). Se investigaron las propiedades estructurales, fotofísicas, electroquímicas y térmicas de los complejos, y los complejos más prometedores fueron evaluados en LEC. Además, los LEC emisores en el blanco se obtuvieron utilizando un enfoque host-guest. Para familiarizar al lector con esta tesis, el primer capítulo del manuscrito comienza con la introducción de la tecnología de iluminación de estado sólido seguida de un resumen del estado del arte sobre el uso de los complejos de cobre (I) en LEC. A continuación, el segundo capítulo describe la síntesis y caracterización de los complejos de cobre (I) en solución y polvo, mientras que el tercero capítulo se centra en la caracterización de película delgada de los complejos y en el diseño y caracterización de dispositivos LEC. Por último, se discuten las conclusiones y las perspectivas futuras.