2024年2月15日，Chem在線發(fā)表了深圳大學(xué)楊楚羅教授團(tuán)隊(duì)在有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）研究領(lǐng)域的最新成果。

前沿OLED應(yīng)用場(chǎng)景，諸如虛擬現(xiàn)實(shí)、透明顯示需要在高亮度（超過10,000尼特）下工作，這對(duì)高亮度水平下的電致發(fā)光器件外量子效率（EQE）提出了高要求，甚至超越了最大外量子效率本身的重要性。為了在高亮度下實(shí)現(xiàn)高效的電致發(fā)光，發(fā)光材料需要兼具高激子利用率和短激子壽命。近年來，多重共振（multi-resonance, MR）熱活化延遲熒光（thermally activated delayed fluorescence, TADF）分子因其兼具窄譜帶發(fā)射和高光致發(fā)光量子效率（PLQY），成為未來高清顯示OLED中極具前景的發(fā)光材料。TADF發(fā)光材料的反向隙間竄躍速率（k_RISC）對(duì)于實(shí)現(xiàn)具有低效率衰減的高性能OLED至關(guān)重要，然而，MR-TADF發(fā)光材料固有的、原子定域化的分子前線軌道分布特性通常導(dǎo)致其反向隙間竄躍過程較慢，使得其相應(yīng)器件在高亮度下效率滾降明顯。因此，設(shè)計(jì)具有高隙間竄躍速率（k_RISC）的MR-TADF材料具有重要意義。2022年，楊楚羅教授團(tuán)隊(duì)已報(bào)道了通過在MR分子骨架中引入重原子硒以增強(qiáng)SOC，提升MR-TADF材料k_RISC的方法（Nat. Photonics2022,16, 803-810）。隨后，楊楚羅教授團(tuán)隊(duì)又于2023年報(bào)道了通過在MR骨架外圍修飾電子給體，引入長(zhǎng)程電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)提升MR-TADF材料k_RISC的方法（J. Am. Chem. Soc.2023,145, 12550-12560）。但總的來看，與基于重金屬銥和鉑配合物的傳統(tǒng)磷光器件相比，MR-TADF材料的滾降仍然較大，亟待開發(fā)更加有效的提升MR-TADF反向隙間竄躍速率的方法。

為了解決這一難題，深圳大學(xué)楊楚羅教授、鄒洋副教授等報(bào)道了利用長(zhǎng)程電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)態(tài)和重原子效應(yīng)協(xié)同提高M(jìn)R-TADF反向隙間竄躍速率的策略。根據(jù)這個(gè)策略設(shè)計(jì)的MR-TADF材料兼具快速的反向隙間竄躍速率（k_RISC達(dá)2.2 × 10⁶s^-1），快速的輻射躍遷速率（k_r達(dá)4.9 × 10⁷s^-1）和接近100%的熒光量子產(chǎn)率（PLQY）。得益于這些優(yōu)異的光物理性質(zhì)，相應(yīng)的電致發(fā)光器件實(shí)現(xiàn)了近30%的最大外量子效率，并且在不引入貴重金屬的情況下，其器件展現(xiàn)出超低的效率滾降，在10,000 尼特的亮度下保持25.1%的EQE，甚至在100,000尼特亮度下仍具有超過15%的EQE。這項(xiàng)研究提供了一種新穎而有效的分子設(shè)計(jì)方法以解決OLED中的效率衰減問題，有望應(yīng)用于諸如虛擬現(xiàn)實(shí)、透明顯示等前沿OLED顯示應(yīng)用場(chǎng)景。

相關(guān)成果以“Acceleration of reverse intersystem crossing in multi-resonance TADF emitter”為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊Chem，期刊影響因子23.5，中科院JCR一區(qū)，為Cell姊妹刊。據(jù)悉，這是深圳大學(xué)在該期刊發(fā)表的第一篇以深圳大學(xué)為第一單位的研究型論文。深圳大學(xué)材料學(xué)院楊楚羅教授為論文唯一通訊作者，鄒洋副教授為論文第一作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)重點(diǎn)項(xiàng)目和深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)的資助。論文詳情請(qǐng)見：Chem,2024, DOI: 10.1016/j.chempr.2024.01.018。

（來源 深圳大學(xué)材料學(xué)院）