Obliczenia ab initio przeprowadzone przez fizyków z IF PAN i Politechniki w Monachium wskazują na istnienie szerokiej klasy cząsteczek organicznych o odwróconej kolejności najniższych stanów singletowych i trypletowych. Odkrycie to może mieć istotne konsekwencje dla konstrukcji nowej generacji diod OLED. Stabilne cząsteczki organiczne łamiące Regułę Hunda dla najniższych stanów elektronowo wzbudzonych singletowych (S₁) i trypletowych (T₁) nie były znane do czasu, kiedy istnienie takich cząsteczek zostało odkryte za pomocą obliczeń ab initio opartych na funkcji falowej i następnie potwierdzone doświadczalnie (J. Ehrmaier i inn.,J. Phys. Chem. A 123 (2019) 8099). Istnienie chromoforów organicznych o odwróconej sekwencji S₁ i T₁ (energia stanu S₁ jest niższa niż energia stanu T₁) może mieć istotne implikacje dla dalszej optymalizacji organicznych diod elektroluminescencyjnych (OLEDów). Zgodnie ze statystyką spinu, rekombinacja nośników ładunku generowanych w materiałach optoelektronicznych prowadzi do (emisyjnych) stanów singletowych i (ciemnych) stanów tripletowych w proporcji 1:3. Dlatego też luminescencyjny wydajność kwantowa standardowych OLEDów nie może przekroczyć 25%. Przełomowe odkrycie stabilnych organicznych molekuł z odwróconą kolejnością stanów singlet-triplet stanowi podstawę do opracowania nowej generacji organicznych materiałów optoelektronicznych, w których nieemisyjne stany tripletowe są skutecznie opóżniane poprzez relaksację do niższych emisyjnych stanów singletowych, co w zasadzie pozwala osiągnąć 100% konwersję elektronów w fotony w OLEDach.

W tej publikacji Sobolewski i Domcke pokazali za pomocą obliczeń ab initio teorii struktur elektronowych, że odwrócenie stanów singlet-triplet jest powszechne dla stanów wzbudzonych o określonej symetrii orbitalnej w heksagonalnych wielopierścieniowych węglowodorach. Chociaż te odwrócone stany elektronowe naogól nie są najniższymi stanami wzbudzonymi w tych molekułach, stwierdzono, że zastąpienie wnętrza wielopierścieniowych węglowodorów grafenowym azotkiem boru (g-BN) stabilizuje odwróconą parę singlet-triplet, dzięki czemu stan singletowy staje się najniższym wzbudzonym stanem elektronowym. Te ustalenia potwierdzają istnienie nowej rodziny organicznych chromoforów, które mogą pełnić rolę chromoforów dla OLEDów nowej generacji.