Spin selective devices and organic spintronics from chiral lanthanide-based systems (Spin X-LaB)

L'effetto di selettività di spin indotto da chiralità (CISS) è la capacità dei materiali semiconduttori chirali di condurre elettroni con uno spin preferenziale, a seconda dell'elicità del materiale stesso. Questo fenomeno ha diverse importanti implicazioni che vanno dai sistemi biologici ai dispositivi elettronici. Il CISS è stato dimostrato in vari sistemi molecolari come monostrati di DNA, aggregati supramolecolari, polimeri semiconduttori, proteine, ossidi metallici e perovskiti. Diversi parametri sono proposti come fattori principali o significativi nel regolare il CISS. Tra questi possiamo identificare: l'attività chiro-ottica, il paramagnetismo e l'anisotropia correlata del tensore di suscettività magnetica, la presenza di trasferimento di energia e dinamiche donatore-accettore. Nonostante la rilevanza di tali parametri sia stata riportata in precedenza, essi non sono stati investigati sistematicamente fino ad ora. Nonostante i complessi chirali di lantanidi (Ln) non siano mai stati esplorati in questo contesto, essi offrirebbero un punto di vista privilegiato per investigare gli effetti di tali parametri. Tutte le proprietà sopra menzionate possono essere controllate in modo efficace e indipendente dalla scelta del centro Ln e dei leganti. Pertanto, modificando sistematicamente i leganti (ad esempio, con gruppi donatori/accettori di elettroni) o il lantanide, è possibile affrontare i singoli parametri. In particolare, i complessi chirali dei Ln sono ampiamente studiati nel campo della luminescenza polarizzata circolarmente (CPL) poiché possono emettere luce con un grado di polarizzazione circolare che è precluso alle molecole organiche isolate. Poiché si prevede una relazione forte tra le proprietà chiroptiche (come il dicroismo circolare e la CPL) e gli effetti CISS, i complessi chirali dei Ln sono candidati interessanti. Un altro vantaggio è che, a differenza di molte molecole organiche, le proprietà chiro-ottiche dei complessi chirali dei Ln sono principalmente locali; pertanto, non dipendono dai modi di aggregazione. Questo ci permetterà di preparare film sottili con le caratteristiche richieste per gli studi CISS senza influire significativamente sulle proprietà desiderate. Il progetto contribuirà alla comprensione fondamentale del ruolo giocato dai parametri sopra menzionati e stabilirà i complessi chirali dei Ln come una nuova e versatile classe di materiali CISS. Come risultato pratico del progetto, costruiremo un dispositivo spin-OLED proof-of-concept, utilizzando uno strato chirale come filtro per lo spin e un complesso di Ln come emettitore.