- 蘇州大學(xué)張曉宏/王凱《AFM》: 逐步平面化紅光TADF材料的構(gòu)型助力高效紅光/近紅外OLED發(fā)展
- 發(fā)布日期：2025-02-19
扭曲的給體–受體（D–A）型結(jié)構(gòu)是構(gòu)建紅光/近紅外（NIR）熱活化延遲熒光（TADF）材料普遍采用的分子設(shè)計(jì)策略。根據(jù)D、A之間二面角 (θDA) 的扭曲程度可劃分為以下兩種類型：高度扭曲的D-A型（θDA：80～90o）和輕微扭曲的D-A型結(jié)構(gòu)（θDA：30～50o）。后者具有更高的振子強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)，有助于加快輻射躍遷速率（kr），從而確保kr與非輻射躍遷速率（kIC）的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)絕對(duì)性優(yōu)勢(shì)，具有更高的熒光量子產(chǎn)率。因此，在長(zhǎng)波長(zhǎng)深紅/NIR區(qū)域，輕微扭曲的D-A型TADF材料的電致發(fā)光性能表現(xiàn)更優(yōu)異。理論上，隨著θDA的減低，即進(jìn)一步平面化D-A構(gòu)型，發(fā)展具有準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的TADF材料在增強(qiáng)振子強(qiáng)度，抑制kIC方面的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步擴(kuò)大，更加有利于長(zhǎng)波長(zhǎng)TADF材料的發(fā)展。然而，這類材料的發(fā)展面臨巨大的挑戰(zhàn)：（1）近平面型分子設(shè)計(jì)在增大振子強(qiáng)度的同時(shí)也極大地削弱了分子內(nèi)電荷強(qiáng)度，從而導(dǎo)致發(fā)射光譜藍(lán)移，不利于長(zhǎng)波長(zhǎng)發(fā)射；（2）TADF材料從扭曲D-A構(gòu)型到平面結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，缺乏簡(jiǎn)明有效的分子設(shè)計(jì)策略；（3）平面型TADF分子具有形成分子間π-π堆積的強(qiáng)烈傾向，極易引發(fā)嚴(yán)重的聚集熒光淬滅（ACQ），導(dǎo)致相對(duì)較低的發(fā)光效率。
針對(duì)此問(wèn)題，近日，蘇州大學(xué)張曉宏教授團(tuán)隊(duì)提出了“逐步平面化”的分子設(shè)計(jì)策略。單分子層面，在輕微扭曲的D-A型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入螺環(huán)基團(tuán)剛化分子結(jié)構(gòu)并賦予其空間位阻效應(yīng)，從而提高熒光量子產(chǎn)率并抑制ACQ。分子間層面，借助分子間氫鍵，使得D-A構(gòu)型進(jìn)一步平面化，實(shí)現(xiàn)了由輕微扭曲到近平面構(gòu)型的轉(zhuǎn)變。在單一分子與分子間層間的共同努力下，準(zhǔn)平面TADF材料DCN-SAC實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄高的摻雜紅光OLED和非摻雜NIR OLED器件效率。這一進(jìn)展填補(bǔ)了平面D-A型TADF材料在NIR區(qū)域的研究空白，同時(shí)為構(gòu)筑高效NIR OLED器件提供了新的研究思路。相關(guān)論文發(fā)表在Advanced Functional Materials 上，文章第一作者為蘇州大學(xué)博士后王輝和碩士研究生林森，通訊作者為蘇州大學(xué)俞佳、陳先凱教授、王凱教授和張曉宏教授。
