Практическое применение комплексов европия(III) с проводящими полимерами в оптических материалах может ограничиваться низкой эффективностью и самогашением люминесценции, кристаллизацией и агрегацией молекул в пленке светоизлучающего материала. Экспериментальный подбор полимеров и лигандов для комплексов с целью разработки эффективных электролюминесцентных устройств на их основе осложняется высокими затратами. Для решения подобных задач следует привлекать квантово-химические методы, позволяющие прогнозировать системы, обладающие наилучшим комплексом фотофизических и химических свойств. Данная работа посвящена разработке подходов к квантово-химическому моделированию эффективных излучательных материалов на основе мезогенных комплексов европия(III) для электролюминесцентных устройств. В ходе анализа результатов квантово-химического моделирования было установлено, что расчет оптических свойств и равновесной геометрии мезогенных комплексов европия(III) можно проводить с использованием полуэмпирических методов и моделей PM6, SMLC и ZINDO/S. Была подобрана методика, основанная на теории функционала плотности, позволяющая моделировать равновесную геометрию и оптические свойства ряда полимеров, широко используемых в электролюминесцентных устройствах. При анализе эффективности межмолекулярного переноса энергии в системах комплексов европия(III) с полимерами учитывалось наибольшее перекрывание спектров излучения полимеров и спектров поглощения комплексов, а также соотношение между триплетными возбужденными уровнями полимеров и лигандов в комплексах. На основе рассчитанных энергий возбужденных уровней, спектров излучения полимеров и поглощения комплексов европия(III) были подобраны полимеры, обеспечивающие наиболее эффективный межмолекулярный перенос энергии возбуждения. Наибольшей эффективностью излучения, согласно полученным данным, обладает система на основе поливинилкарбазола и комплекса европия(III) с замещенными β-дикетонами и 1,10фенантролином.
Practical application of europium(III) complexes with conducting polymers in optical materials may be limited by low efficiency and self-quenching of luminescence, crystallization and aggregation of molecules in the film of light-emitting material. Experimental selection of polymers and ligands for complexes in order to develop efficient electroluminescent devices is complicated by high costs. To solve such problem, one can apply quantum-chemical methods to predict systems with the best set of photophysical and chemical properties. This work is devoted to the development of approaches to quantum-chemical simulation of efficient emitting materials based on mesogenic europium(III) complexes for electroluminescent devices. During the analysis of the quantum-chemical simulation results, it was found that the optical properties and equilibrium geometry of mesogenic europium(III) complexes can be calculated using semiempirical methods and models such as PM6, SMLC and ZINDO/S. A technique based on the density functional theory was selected, allowing the study of equilibrium geometry and optical properties of some polymers widely used in electroluminescent devices. When analyzing the efficiency of intermolecular energy transfer in systems of europium(III) complexes with polymers, the greatest overlap of the emission spectra of polymers and absorption spectra of complexes, as well as the ratio between the triplet excited levels of polymers and ligands in the complexes, was taken into account. According to the calculated energies of excited levels, emission spectra of polymers and absorption spectra of europium(III) complexes, polymers that provide the most efficient intermolecular excitation energy transfer were selected. The results suggest that the system of polyvinylcarbazole and the europium(III) complex with substituted β-diketones and 1,10-phenanthroline has the highest emission efficiency.