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現代人追求極致的影音享受，各種色彩更為鮮豔、豐富的顯示器也逐漸推陳出新。除了在去（2023）年獲得諾貝爾獎的量子點顯示器外，有機發光二極體（organic light-emitting diode, OLED）其實也是一種我們在手機、電腦、電視、遊戲機上常見到的顯示器。近期由臺灣大學化學系教授汪根欉及周必泰組成的團隊，就改變了OLED製作材料，開發出一種全新的「超分子激發錯合物」系統，創造出成本更低、效率更佳的OLED元件。此研究成果極具商業應用潛力，目前也已於今（2024）年1月發表於《自然化學》（Nature Chemistry）期刊中，引發學術界的廣泛關注。
 
由於過往的OLED使用含有貴金屬「銥」（iridium, Ir）的放光材料，使得製作成本高昂，普及率也受到限制。為了提升此顯示器的優勢，研究團隊使用「熱活化延遲螢光」的技術，透過特殊結構的有機材料，使電能轉化為光能的效率提升。然而，如何精準地了解、控制這些材料的結構和光物理特性，對於材料的性能表現至關重要，更是實現成本降低和效率提升的關鍵。
 
因此在本次的研究中，團隊採取了創新的策略，設計並合成出一種高度對稱且具有接受電子性質的籠狀分子「Trz-cage」，此分子的中心空間就像是一個可以容納積木的籠子。而後再將具有提供電子性質的「TrMe」分子放入Trz-cage這個籠子中，最終成功地創造出一種全新的超分子（supramolecular）激發錯合物——TrMe@Trz-cage。
 
研究團隊進一步以X光解析這項錯合物的晶體結構，發現此超分子的組裝由熵（entropy）驅動，並確定TrMe結構會卡在Trz-cage中。此外，未來還可透過放入不同電子及結構特性的TrMe到Trz-cage內，調控超分子的放光顏色，展現出此新結構體系的多樣性及靈活性，具有巨大的應用潛力。
 
在本次研究中，研究團隊建構的新結構體系增進學術界對形成激發錯合物的結構與熱力學的了解。這項突破性的進展，也讓研究團隊對於激發錯合物分子間的交互作用有更深入的理解，並為往後激發錯合物在OLED的應用奠定重要的基礎。

（Adobe Stock）

 
新聞來源
國家科技及技術委員會（2024年4月10日）。創新的「超分子激發錯合 物」帶來3C新視彩。國家科技及技術委員會，https://www.nstc.gov.tw/folksonomy/detail/bcf57a42-4b31-4032-86d0-5254800c7638?l=ch。