La aniquilación triplete-triplete ( TTA ) es un mecanismo de transferencia de energía en el que dos moléculas en sus estados excitados triplete interactúan para formar una molécula en estado fundamental y una molécula excitada en su estado singlete . [1] Este mecanismo es un ejemplo del mecanismo de transferencia de energía de Dexter . [2] En la aniquilación triplete-triplete, una molécula transfiere la energía de su estado excitado a la segunda molécula, lo que da como resultado que la primera molécula regrese a su estado fundamental y la segunda molécula ascienda a un estado singlete excitado más alto . [1]
La aniquilación triplete-triplete se descubrió por primera vez en la década de 1960 para explicar la observación de fluorescencia retardada en derivados del antraceno . [3] [4] [5] [6]
La aniquilación triplete-triplete combina la energía de dos moléculas excitadas por triplete en una molécula para producir un estado excitado superior. Dado que el estado excitado superior es un estado singlete emisivo, la TTA se puede utilizar para lograr la conversión ascendente de fotones , que es un proceso que convierte la energía de dos fotones en un fotón de mayor energía. [7] [8] Para lograr la conversión ascendente de fotones a través de la aniquilación triplete-triplete, a menudo se combinan dos tipos de moléculas: un sensibilizador y un emisor (aniquilador). [9] El sensibilizador absorbe el fotón de baja energía y puebla su primer estado triplete excitado (T 1 ) a través del cruce entre sistemas . Luego, el sensibilizador transfiere la energía de excitación al emisor, lo que da como resultado un emisor excitado triplete y un sensibilizador de estado fundamental. Luego, dos emisores excitados por triplete pueden experimentar la aniquilación triplete-triplete para producir un estado excitado singlete (S 1 ) del emisor, que puede emitir un fotón convertido ascendentemente.
Para lograr una conversión ascendente eficiente de TTA, el sensibilizador debe absorber fuertemente en el rango de excitación deseado y tener una alta eficiencia de conversión del estado excitado singlete al estado excitado triplete. [9] El emisor debe tener un nivel de energía singlete justo por debajo del doble de la energía del primer estado excitado triplete. Tanto el emisor como el sensibilizador deben tener una vida útil prolongada del estado triplete para que el mecanismo TTA tenga tiempo suficiente para ocurrir. [9]
Los materiales de conversión ascendente por aniquilación triplete-triplete (TTA-UC) tienen las ventajas de necesitar una potencia de excitación baja y tener longitudes de onda de luz de emisión y excitación variables. [10] Debido a estas ventajas, se han explorado muchas aplicaciones de los materiales TTA-UC.
Las células solares son dispositivos eléctricos que convierten la luz solar en electricidad. Sin embargo, debido a las propiedades de los materiales que componen las células solares, muchas de ellas no captan fotones de baja energía (con longitudes de onda superiores a 800 nm) de manera eficiente. Por lo tanto, la capacidad de los materiales TTA-UC para combinar la energía de dos fotones de baja energía en un fotón de alta energía es deseable para capturar más energía de la luz solar. [9]
Los materiales emisores de luz que pueden convertir estados triplete no emisores en estados singlete emisores son cruciales en los diodos orgánicos emisores de luz (OLED), ya que, estadísticamente, el 75 % de los estados excitados formados en un OLED son estados triplete. [11] Los materiales TTA son muy adecuados para su uso en OLED debido a su bajo voltaje operativo, pequeña caída en la eficiencia al aumentar el brillo y bajo costo. Sin embargo, la mayoría de los materiales TTA emiten fotones que son de color azul a azul profundo, lo que limita sus aplicaciones en OLED hasta que la variedad de colores se diversifique. [9]
En la terapia de fotólisis contra el cáncer, se utiliza luz para romper selectivamente enlaces que liberan y activan una molécula de fármaco diana. La molécula de fármaco se puede liberar cerca o en los sitios del tumor para combatir la enfermedad. Los materiales TTA-UC que se pueden excitar con luz infrarroja cercana son deseables para esta aplicación, ya que la luz infrarroja cercana penetra bien en el tejido. [10]
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