Ladění fotofyzikálních a chiroptických vlastností [7]helicenu tvorbou push-pull systémů na bázi imidazolu

Cirkulárně polarizované světlo je v posledních letech intenzivně studováno kvůli možnému využití v moderní optoelektronice, zobrazovacích technologiích, kvantových informačních systémech nebo pokročilém šifrování dat. Jednou z nejzajímavějších skupin molekul schopných takové světlo emitovat jsou heliceny – aromatické uhlovodíky, jejichž struktura připomíná molekulární pružinu nebo šroubovici. Díky této prostorové asymetrii existují ve dvou zrcadlově obrácených formách, podobně jako levá a pravá ruka. Přestože jsou heliceny pro tyto aplikace velmi atraktivní, mají jednu zásadní nevýhodu: většina z nich emituje světlo poměrně neefektivně. Výzkumníci proto dlouhodobě hledají způsoby, jak zvýšit intenzitu jejich fluorescence a současně zachovat jejich schopnost emitovat kruhově polarizované světlo.

Vědci z Výzkumné skupiny pokročilých materiálů a organické syntézy se v této nové práci zaměřili na [7]helicen a jeho propojení s imidazolovým kruhem. Připravili celkem devět nových derivátů helicenu a zkoumali, jak tato úprava ovlivní jejich optické vlastnosti.

Ukázalo se, že začlenění imidazolové jednotky výrazně zlepšuje fluorescenční vlastnosti molekul. Zatímco původní [7]helicen vykazuje kvantový výtěžek fluorescence pouze kolem 2 %, u nejlepších nových sloučenin tato hodnota vzrostla na více než 22 %. Přitom si všechny připravené molekuly zachovaly modrou barvu emise v oblasti přibližně 450 nm, což je z hlediska budoucích optoelektronických aplikací velmi žádoucí. Zajímavé je, že se jednotlivé vlastnosti molekul navzájem ovlivňují. Některé úpravy sice vedly k mírnému snížení parametrů popisujících „chirální charakter“ emitovaného světla, avšak výrazné zvýšení absorpce a fluorescence tento efekt více než vykompenzovalo. Výsledkem byl podstatný nárůst parametru označovaného jako CPL brightness, který vyjadřuje celkovou účinnost emise kruhově polarizovaného světla. Nejlepší připravené sloučeniny dosáhly až patnáctinásobně vyšších hodnot než výchozí [7]helicen.

Studie ukazuje, že tvorba imidazolových push–pull systémů představuje jednoduchou a účinnou strategii pro zvýšení výkonu helicenových luminoforů. Získané poznatky mohou pomoci při návrhu nové generace chirálních organických materiálů určených pro kruhově polarizující OLED diody, optické senzory a další fotonické technologie budoucnosti.

• Kos M., Beránek T., Takase S., Žádný J., Sýkora J., Císařová I., Storch J., Církva V., Jakubec M.: Tuning Photophysical and Chiroptical Properties of [7]Helicene through Formation of Imidazole-Based Push−Pull Systems. J. Org. Chem. 2026, 91(22), 7391-7399. doi.org/10.1021/acs.joc.6c00092