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Scientific Reports volume 6, Numéro d'article : 24458 (2016) Citer cet article

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Nouveaux luminophores organo-EuIII, Eu(hfa)x(CPO)y et Eu(hfa)x(TCPO)y (hfa : hexafluoroacétylacétonate, CPO : oxyde de 4-carboxyphényl diphényl phosphine, TCPO : 4,4′,4″-tricarboxyphényle oxyde de phosphine), ont été synthétisés par complexation d'ions EuIII avec des fragments hfa et des ligands CPO ou TCPO. Les stabilités thermiques et luminescentes des luminophores sont extrêmement élevées. La température de décomposition de Eu(hfa)x(CPO)y et Eu(hfa)x(TCPO)y a été déterminée à 200 et 450 °C, respectivement. La luminescence de Eu(hfa)x(TCPO)y sous irradiation par une lumière UV a été observée même à haute température, 400 °C. Les propriétés luminescentes de Eu(hfa)x(CPO)y et Eu(hfa)x(TCPO)y ont été estimées à partir de spectres d'émission, de rendements quantiques et de mesures de durée de vie. L'efficacité du transfert d'énergie des fragments hfa vers les ions EuIII dans Eu(hfa)x(TCPO)y était de 59 %. La luminescence photosensibilisée de Eu(hfa)x(TCPO)y hyper-stable à 400 °C est démontrée pour de futures applications photoniques.

Le développement de matériaux de lanthanides luminescents destinés à être utilisés dans des dispositifs tels que les lampes fluorescentes1,2,3, les lumières LED4,5,6,7,8,9,10,11 et les écrans10,11,12,13 a suscité un intérêt considérable. Récemment, nous nous sommes concentrés sur les luminophores organo-lanthanides dotés de fortes propriétés luminescentes pour de futures mesures d’économie d’énergie14. Les luminophores organo-lanthanides sont fixés avec une antenne aromatique pour une efficacité d'absorption élevée des photons. Les luminophores organiques généraux sont malheureusement décomposés à 200 °C. Dans le cas d'applications industrielles de dispositifs organiques utilisant des matériaux de lanthanides luminescents, la thermostabilité est requise pour un processus de production de matériaux efficace et une durabilité à long terme. Ce manuscrit décrit de nouveaux luminophores organo-lanthanides dotés de thermostabilité et de fortes propriétés luminescentes utilisant un effet photosensibilisé. Le luminophore organo-lanthanide à 400 °C est un matériau inconcevable, doté des caractéristiques de la céramique solide et des molécules intelligentes.

Il existe actuellement différents types de luminophores organo-lanthanides basés sur une conception de ligand caractéristique qui ont été développés en tant que matériaux fortement luminescents14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28 ,29,30,31,32,33,34,35. Un réseau tridimensionnel composé de luminophores organo-lanthanides, qui empêchent les vibrations d'étirement et les rotations des ligands organiques, conduit à une structure thermostable. Du et ses collègues ont synthétisé un composé de lanthanide tridimensionnel avec de l'acide 1,3-benzènedicarboxylique pour la construction d'une structure thermostable36. Hong et ses collègues ont démontré qu'une structure organométallique (MOF) tridimensionnelle de lanthanide composée d'ions de lanthanide (LnIII = Nd, Sm, Eu, Gd) et d'oxyde de tris-(4-carboxylphényl)phosphine a une température de décomposition élevée (500 °C)37. Cependant, les ligands communs de type benzène ne favorisent pas une photosensibilisation efficace dans les luminophores organo-EuIII (η < 1 %). Les luminophores de lanthanides thermostables dotés d'une photosensibilisation efficace devraient ouvrir un nouveau domaine de la science des matériaux luminescents. Nous avons tenté de préparer un matériau organo-lanthanide présentant une thermostabilité élevée et une luminescence photosensibilisée efficace. Dans cette étude, de nouveaux luminophores organo-EuIII avec des fragments hfa (hfa : hexafluoroacéthylacetonato) et de l'oxyde de carboxyphosphine (CPO : 4-carboxyphényl diphényl phosphine oxyde/TCPO : 4,4′,4″-tricarboxyphényl phosphine oxyde) sont rapportés, les structures dont sont illustrés la figure 1. Les fragments hfa agissent comme des ligands de photosensibilisation dans les luminophores organo-EuIII et jouent un rôle important dans la suppression de la transition non radiative via la relaxation vibrationnelle en raison de leurs fréquences vibrationnelles inférieures . La coordination des parties d'oxyde de phosphine dans CPO et TCPO en tant que ligands communs tridimensionnels fournit une faible fréquence vibratoire pour une forte luminescence. Les ligands CPO et TCPO sont également conçus pour inclure des groupes carboxy pour la construction de la structure thermostable Ln-MOF rapportée par Hong et ses collègues37. Un complexe mononucléaire EuIII, Eu (hfa) 3 (TPPO) 2 (TPPO: oxyde de triphénylphosohine) a été préparé comme référence standard. La thermostabilité des luminophores organo-EuIII a été évaluée par analyse thermogravimétrique (TGA). Les propriétés luminescentes ont été estimées à partir de spectres d'émission, de rendements quantiques et de mesures de durée de vie. La luminescence brillante de Eu(hfa)x(TCPO)y à 400 °C a été observée avec succès et l'efficacité de transfert d'énergie de Eu(hfa)x(TCPO)y a été calculée comme étant de 47 %. Ainsi, des luminophores organo-EuIII photosensibilisés thermostables et efficaces ont été démontrés pour la première fois.