近日，南京大學化學化工學院鄭佑軒教授和鄭文華副教授團隊將[2.2]對環(huán)(1,4)咔唑啉（Czp）引入到基于叔丁基和酚惡嗪的硼氮多重共振體系中，合成了兩對具有平面手性的CP-MR-TADF對映體 (R/S)-Czp-tBuCzB和(R/S)-Czp-POAB。
有機發(fā)光二極管（OLED）在現代生活中得到了廣泛應用，而通過圓偏振發(fā)光（CPL）可以實現下一代圓偏振OLED（CP-OLED）和3D顯示。高性能CP-OLED具有直接產生可調諧發(fā)射的CPL、簡單的器件結構和高效率的優(yōu)點，使其成為3D顯示最可行的策略之一。在過去幾年中，手性熒光材料包括聚合物和小分子、手性磷光金屬配合物和手性熱激活延遲熒光（TADF）材料都被應用于CP-OLED中。由于單重態(tài)（S1）和三重態(tài)（T1）激子都可以通過反向系統(tǒng)間交叉（RISC）過程獲得利用，器件具有較高的性能，而無需貴金屬的特點，手性TADF材料備受關注。然而，傳統(tǒng)手性TADF材料的發(fā)射光譜較寬（FWHM > 60 nm），使得實現超純彩色發(fā)射變得困難。
多重共振TADF（MR-TADF）發(fā)光材料通過缺電子硼/羰基和富電子氧/氮產生共振效應，使前沿分子軌道的鍵合/反鍵合最小化，以減少稠環(huán)結構的振動弛豫，從而導致窄的FWHM和高的發(fā)光效率，多數顯示優(yōu)異的OLED器件性能。因此，手性MR-TADF（CP-MR-TADF）材料具有制備高性能和優(yōu)異色純度CP-OLED器件的潛力。然而，到目前為止，關于這類材料的研究還十分有限，并且主要集中在軸手性、螺旋手性和碳中心手性方面。然而，作為重要的手性元素之一，平面手性在CP-MR-TADF材料領域仍然未被報道。
在本工作中，化學化工學院鄭佑軒教授和鄭文華副教授團隊將[2.2]對環(huán)(1,4)咔唑啉（Czp）引入到基于叔丁基和酚惡嗪的硼氮多重共振體系中，合成了兩對具有平面手性的CP-MR-TADF對映體 (R/S)-Czp-tBuCzB和(R/S)-Czp-POAB。由咔唑、吩惡嗪和其他基團組成的剛性結構與苯基上的硼原子以特定方式排列，有利于實現S1和T1之間小的能隙(ΔEST）和窄的發(fā)射光譜。其在甲苯中的發(fā)射峰值分別為478和497nm，FWHM分別為23和36nm，摻雜膜中的光致發(fā)光量子產率分別高達98%和93%。基于(R/S)-Czp-tBuCzB的CP-OLED的電致發(fā)光（EL）光譜半峰寬僅為24 nm，最大外量子效率達到32.1%，當亮度達到1000 cd/m2時，效率滾降僅為3.7%，這在藍光CP-OLED中是最小的。而基于(R/S)-Czp-POAB的器件顯示了基于CP-MR-TADF材料的第一個近純綠色的CPEL，發(fā)射峰為513 nm，CIE坐標為（0.23，0.65）。兩種CP-OLED都顯示出對稱的CPEL光譜，|gEL|因子分別為1.54×10-3和1.30×10-3。
本工作首次將剛性平面手性結構Czp引入到硼氮骨架CP-MR-TADF材料并制備CP-OLED，獲得了高的發(fā)光效率、窄的FWHM和較高的不對稱因子，其中藍光CP-OLED器件的效率滾降是同類研究中最小的，并首次顯示了接近純綠光的圓偏振電致發(fā)光。因此，將平面手性引入多重共振體系和制備CP-OLED是一種有效的策略，對未來的3D顯示研究有借鑒意義。
該工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. (2022, DOI: 10.1002/anie.202217045)，博士研究生廖湘驥和蒲冬冬為論文共同第一作者，鄭佑軒教授和鄭文華副教授為論文通訊作者。特別感謝南京大學左景林教授對該工作的支持和幫助！本工作得到了國家自然科學基金重大集成項目92256304的大力支持！
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