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Long-lived spin-triplet excitons in manganese complexes for room-temperature phosphorescence
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2023-02-16 , DOI: 10.1039/d2dt03831e Mi-Hee Jung 1
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2023-02-16 , DOI: 10.1039/d2dt03831e Mi-Hee Jung 1
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Low-dimensional metal halide perovskites have become emerging candidates for applications in light emitting diodes due to the quantum confinement effect by tuning their composition and structure. However, they suffer from longstanding issues of environmental stability and lead toxicity. Herein, we report phosphorescent manganese halides, (TEM)2MnBr4 (TEM = HN(CH2CH3)3, triethylammonium) and (IM)6[MnBr4][MnBr6] (IM = C3H6N2, imidazolium) with a photoluminescence quantum yield (PLQY) of 50% and 7%, respectively. (TEM)2MnBr4 with a tetrahedral configuration exhibits brilliant green light emission centered at 528 nm, while the (IM)6[MnBr4][MnBr6] compound, in which octahedral and tetrahedral units coexist, exhibits red colored emission at 615 nm. The excited state of (TEM)2MnBr4 and (IM)6[MnBr4][MnBr6] is found to exhibit distinct photophysical emission characteristics consistent with triplet state phosphorescence. Efficient phosphorescence was achieved with a long lifetime of several milliseconds, 0.38 ms for (TEM)2MnBr4 and 5.54 ms for (IM)6[MnBr4][MnBr6], at room temperature. By studying the temperature dependent PL and single-crystal X-ray diffraction measurements and comparing our results with those of previously reported analogues, we have found a direct correlation between Mn⋯Mn distances and PL emission. Our study reveals that the long distance between the Mn centers has made a significant contribution to the long-lived phosphorescence with a highly emissive triplet state.
中文翻译：
用于室温磷光的锰配合物中的长寿命自旋三重态激子
低维金属卤化物钙钛矿由于通过调整其组成和结构而产生的量子限制效应，已成为发光二极管应用的新兴候选者。然而，它们长期存在环境稳定性和铅毒性等问题。在此，我们报告了磷光卤化锰 (TEM) 2 MnBr 4（TEM = HN(CH 2 CH 3 ) 3 , 三乙基铵）和 (IM) 6 [MnBr 4 ][MnBr 6 ] (IM = C 3 H 6 N 2 , imidazolium) 的光致发光量子产率 (PLQY) 分别为 50% 和 7%。(透射电镜) 2 MnBr具有四面体构型的化合物4表现出以528nm为中心的明亮的绿光发射，而其中八面体和四面体单元共存的(IM) 6 [MnBr 4 ][MnBr 6 ]化合物在615nm处表现出红色发射。发现 (TEM) 2 MnBr 4和 (IM) 6 [MnBr 4 ][MnBr 6 ]的激发态表现出与三重态磷光一致的不同光物理发射特性。实现了有效的磷光，具有几毫秒的长寿命，(TEM) 2 MnBr 4为 0.38 ms ，(IM) 6 [MnBr 4为 5.54 ms][MnBr 6 ]，在室温下。通过研究依赖于温度的 PL 和单晶 X 射线衍射测量并将我们的结果与之前报道的类似物进行比较，我们发现 Mn⋯Mn 距离与 PL 发射之间存在直接相关性。我们的研究表明，Mn 中心之间的长距离对具有高发射三重态的长寿命磷光做出了重大贡献。
更新日期：2023-02-16
中文翻译：
用于室温磷光的锰配合物中的长寿命自旋三重态激子
低维金属卤化物钙钛矿由于通过调整其组成和结构而产生的量子限制效应，已成为发光二极管应用的新兴候选者。然而，它们长期存在环境稳定性和铅毒性等问题。在此，我们报告了磷光卤化锰 (TEM) 2 MnBr 4（TEM = HN(CH 2 CH 3 ) 3 , 三乙基铵）和 (IM) 6 [MnBr 4 ][MnBr 6 ] (IM = C 3 H 6 N 2 , imidazolium) 的光致发光量子产率 (PLQY) 分别为 50% 和 7%。(透射电镜) 2 MnBr具有四面体构型的化合物4表现出以528nm为中心的明亮的绿光发射，而其中八面体和四面体单元共存的(IM) 6 [MnBr 4 ][MnBr 6 ]化合物在615nm处表现出红色发射。发现 (TEM) 2 MnBr 4和 (IM) 6 [MnBr 4 ][MnBr 6 ]的激发态表现出与三重态磷光一致的不同光物理发射特性。实现了有效的磷光，具有几毫秒的长寿命，(TEM) 2 MnBr 4为 0.38 ms ，(IM) 6 [MnBr 4为 5.54 ms][MnBr 6 ]，在室温下。通过研究依赖于温度的 PL 和单晶 X 射线衍射测量并将我们的结果与之前报道的类似物进行比较，我们发现 Mn⋯Mn 距离与 PL 发射之间存在直接相关性。我们的研究表明，Mn 中心之间的长距离对具有高发射三重态的长寿命磷光做出了重大贡献。
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