chemia koloru cz.7
DESCRIPTION
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 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Chemia koloru cz.7
Zastosowania w technologiiProf. 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
NN
NN
N
N
N
N
Cu
NH
HN
O
O
Podział subst. barwnych
Substancje Barwne
Barwniki (DYES)Rozpuszczalne
PigmentyNierozpuszczalne
Podział barwników
Barwniki
DyspersyjnePoliamidy, poliestry, octany
Anionowebiałka
BezpośrednieBawełna, wiskoza
ReaktywneTworzą wiązania z tworzywem
KationoweNylon, wełna, bawełna
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%)
ElektroluminescencjaN
O
Al
O
NO
N
n
Alq3
PPV
-
+
MgAgAlq3
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
em
isja św
iatła
EF
katoda
EF
anodae-
HOMO
LUMO
d+
e-
d+
e-
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
Schemat czerwono-zielono-niebieskiej OLED wykonanej przez Forresta
NH3CO
N
CH3
O
OAl
O
O
O
O
O
O
N HN
NH N
WOLED – dioda emitujaca swiatło białe.
S. R. Forrest, P. E. Burrows, Science, 1997, 276, 2009
AgMg:Ag
NPD
Szkło
ITONPD
Mg:Ag
ITONPD
Czerwona OLED
Zielona OLED
Niebieska OLED
Substancje chemiczne w OLED
NO
NO
AlSi
O
N
ON
OBe
n
Si
nO
O
N
N N
NPt
F
F
F
F
N
O
O
N
Ir
N
Zastosowania
Wybielacze optyczne
Krais, 1929 r. 40 tys.ton, 1999 r.
Wybielacze optyczne
HN
NH
SO3H
SO3HN
N N
N
NNNH
HNHO
OH O OEt2N
ON
N N
N
Blankophor G Tinopal SWN
Uvitex AT
Fotochromizm
• Zmiana barwy (struktury) pod wpływem światła
• Fisher, Hirshberg, 1952 r.
N
N
N
O NO2
O
NO2
CHOHO
NO2
+
H+
hv
λabs = 330 nm
λabs = 532 nm
1A* 10 ps 300 ps 10 ns1X* X B
Fotochromizm
• Okulary fotochromowe oraz photonic devices
• Trwałość termiczna (w obu formach!!!)
• Trwałość fotofizyczna
• Proces: szybki, czuły, specyficzny
N O
N
SpirooxazynyEnichem Synthesis, Mediolanabs. 560-630 nm
Fotochromizm
• Kellog, 1967 r.• 3 miesiące stabilny w ciemności• Irie, 1988 r.• Przełączniki molekularne• Pamięć optyczna
X X
R R'
XX
R'R
hv1
hv2
X = O, S, Se, NMeR, R' = EWG
λmax = 230-460 nm λmax = 425-830 nm
Drukarki atramentowe
• Ink-jet printing
• Metoda popularna
• ‘drop on demand’
atrament
papierdysza
Drukarki atramentowe
NN
NN
HO
NaO3S
NH2NaO3S
SO3Na
SO3Na
C.I. Food Black 2
NN
NN
HOOC
HOOC
HO
NaO3S
NH2
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 laserowapo
mpo
wan
ie
Działanie laseruczteropoziomowego
akcj
ala
sero
wa
XX
II
AA
A’A’
Równowaga termiczna
Inwersja obsadzeń
Akcja laserowa
Emisja wymuszonaM* + hv M + 2 hv
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
O OEt2N
NH
N
S
NEt
NEt
SNH2
Cl Cl
O NN
SO3-
SO3-
470-550 nm
510-700 nm
950 nm
Zastosowanie laserów barwnikowych
• Telekomunikacja
• Mikrochirurgia
• Spektroskopia
• Studia nad kinetyką reakcji
• Rozdział izotopów
• Etc.