Zastosowania w technologii Prof. Daniel T. Gryko Chemia koloru cz.7 Zastosowania w technologii Prof. Daniel T. Gryko

Plan wykładu Barwienie... Diody luminescencyjne Wybielacze optyczne Fotochromizm Drukarki atramentowe Lasery barwnikowe

Produkcja barwnych subst. org. 900 tys. ton/rok 55% - barwienie tkanin 25% - pigmenty 13 miliardów $ DyStar, Ciba, Clariant, Yorkshire

Produkcja barwnych subst. org. Azowe – 50% Ftalocyjaniny – 25% Reszta – 25% 15 tys. ton – indygo Disperse Blue 79 – 2-gie miejsce

Podział subst. barwnych Substancje Barwne Barwniki (DYES) Rozpuszczalne Pigmenty Nierozpuszczalne

Podział barwników Barwniki Reaktywne Tworzą wiązania z tworzywem Kationowe Nylon, wełna, bawełna Barwniki Anionowe białka Bezpośrednie Bawełna, wiskoza Dyspersyjne Poliamidy, poliestry, octany

Elektroluminescencja Odkrycie zjawiska – 1907, H. J. Round Półprzewodnikowe diody luminescencyjne (LED) Elektroluminescencja substancji org. – 1953 r. Bernanose (Nicea) 1965 r. Patent Dow Chemicals (antracen, 400 V), OLED 1967 r. elektroluminescencja polimeru organicznego 1987 r. Tang i VanSlyke (Eastman Kodak) dwuwarstwowa dioda organiczna (2.5 V, 1%)

Elektroluminescencja Alq3 PPV - + MgAg diamina ITO szkło elektroluminescencja - + Katoda z metalu o małej pracy wyjścia Warstwa transportująca elektrony i emitująca światło Warstwa transportująca dziury Przezroczysta anoda (ITO) Podłoże szklane lub plastikowe

OLED EF katoda anoda e- HOMO LUMO d+ emisja światła

Elektroluminescencja 1990 r., R. Friend, PLED, PPV, 15 V, żółto-zielone 1998 r. Princetown, USC, fosforyzujące kompleksy metali ciężkich, Pt, Ir – wyzyskanie stanów trypletowych (skuteczność świetlna 80 lm/W) WOLED, Minolta, 64 lm/W Wyświetlacze kamer cyfrowych, tel. Kom, MP3 etc. 2005 r. – Samsung, 40-calowy telewizor, matryca z OLED

S. R. Forrest, P. E. Burrows, Science, 1997, 276, 2009 WOLED – dioda emitujaca swiatło białe. Ag Mg:Ag NPD Szkło ITO Czerwona OLED Zielona OLED Niebieska OLED Schemat czerwono-zielono- niebieskiej OLED wykonanej przez Forresta S. R. Forrest, P. E. Burrows, Science, 1997, 276, 2009

Substancje chemiczne w OLED

Zastosowania

Wybielacze optyczne 40 tys.ton, 1999 r. Krais, 1929 r.

Wybielacze optyczne Blankophor G Tinopal SWN Uvitex AT

Fotochromizm Zmiana barwy (struktury) pod wpływem światła Fisher, Hirshberg, 1952 r. λabs = 330 nm λabs = 532 nm

Fotochromizm Okulary fotochromowe oraz photonic devices Trwałość termiczna (w obu formach!!!) Trwałość fotofizyczna Proces: szybki, czuły, specyficzny

Fotochromizm Kellog, 1967 r. 3 miesiące stabilny w ciemności Irie, 1988 r. Przełączniki molekularne Pamięć optyczna λmax = 230-460 nm λmax = 425-830 nm

Drukarki atramentowe Ink-jet printing Metoda popularna ‘drop on demand’

Drukarki atramentowe C.I. Food Black 2

Barwniki laserowe Laser – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Lasery nieorganiczne – tanie (np. galowo-arsenowy, ale emisja tylko kilku długości światła, bardzo wąskie) Lasery organiczne (światło spójne 320-1200 nm)

Akcja laserowa I A A’ X Równowaga termiczna Emisja wymuszona M* + hv  M + 2 hv I Inwersja obsadzeń A laserowa akcja pompowanie A’ Akcja laserowa X Działanie laseru czteropoziomowego

Wymagania dla barwników laserowych Intensywna absorpcja w rejonie wzbudzenia Minimalna absorpcja w rejonie emisji Wysoka wydajność kwantowa Fotostabilność Krótki czas życia fluorescencji (5-10 ns) Niskie prawdopodobieństwo przejścia międzysystemowego

Przykłady barwników laserowych

Zastosowanie laserów barwnikowych Telekomunikacja Mikrochirurgia Spektroskopia Studia nad kinetyką reakcji Rozdział izotopów Etc.