多重共振型熱活化延遲熒光（MR-TADF）材料由于其剛性發(fā)光骨架及獨特的短程電荷轉(zhuǎn)移特性表現(xiàn)出窄帶發(fā)光和高效率的優(yōu)勢，目前已成為有機電致發(fā)光領(lǐng)域研究的熱點。與此同時，得益于它們極大的摩爾消光系數(shù)和較小的三重態(tài)敏化過程能量損失，深圳大學楊楚羅教授課題組證實了該類材料也可以作為純有機三重態(tài)光敏劑應用于三重態(tài)-三重態(tài)湮滅上轉(zhuǎn)換（TTA-UC）中（CCS Chem. 2022, 4, 3852-3863）。 然而，MR-TADF材料由于受到自旋禁阻的限制，單三重態(tài)間自旋翻轉(zhuǎn)過程往往較慢，極大制約了其光電性能。對于電致發(fā)光應用而言，其較小的反向系間竄躍（RISC）速率導致三重態(tài)激子濃度積累和高亮度下明顯的效率滾降。對于上轉(zhuǎn)換應用而言，其較低的系間竄躍（ISC）效率降低了三重態(tài)激子的存儲能力，導致上轉(zhuǎn)換量子產(chǎn)率低于10%?；谏鲜鲅芯勘尘埃绾伍_發(fā)具有高效自旋翻轉(zhuǎn)特性的MR-TADF分子，是當前所面臨的關(guān)鍵問題與挑戰(zhàn)。

近日，深圳大學楊楚羅教授和曹嘯松助理教授團隊合理設(shè)計了一種具有剛性結(jié)構(gòu)的新型含硒MR-TADF化合物BN-Se，利用硒元素的重原子效應，在不影響輻射躍遷速率的前提下極大增強了單三重態(tài)間的自旋軌道耦合，進而促進了ISC及RISC過程。該材料罕見地同時表現(xiàn)出了高摩爾消光系數(shù)（ε = 2.6 × 104 M?1 cm?1）、窄譜帶發(fā)射（FWHM = 42 nm）、高光致發(fā)光量子產(chǎn)率（ΦPL = 99%）、高輻射躍遷速率（kr = 1.4×108 s-1）、高ISC效率（ΦISC = 88%）以及高RISC速率（kRISC = 1.6×106 s-1）。作為發(fā)光客體，其優(yōu)異的發(fā)光性能和平衡的激子動力學過程使得BN-Se在OLED器件中不僅實現(xiàn)了高外量子效率（32.6%），效率滾降也得到了有效抑制（1000 cd m-2時衰減僅為1%）。作為光敏劑單元，利用其高效的ISC過程和極低的固有能量損失，首次實現(xiàn)了藍光（>450 nm）到紫外（<350 nm）的上轉(zhuǎn)換過程，相應上轉(zhuǎn)換量子產(chǎn)率高達21.4%，閾值強度低至1.3 mW cm?2，是已報道可見-紫外TTA-UC體系的最佳性能之一。

相關(guān)成果以“Manipulating Exciton Dynamics toward Simultaneous High-Efficiency Narrowband Electroluminescence and Photon Upconversion by Selenium-Incorporated Multi-Resonance Delayed Fluorescence Emitter”為題發(fā)表在JACS上（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 22976-22984）。深圳大學楊楚羅教授、曹嘯松助理教授、安徽師范大學魏亞雄博士為文章通訊作者，深圳大學為第一完成單位。該研究得到了國家自然科學基金委員會以及深圳市科技創(chuàng)新委員會的大力支持。全文鏈接見：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c09543。

（材料學院 供稿）