近日，南京大學鄭佑軒團隊提出空間位阻輔助雙核策略，同時實現了窄光譜和圓偏振發射等特點。該工作以“Chiral dual-core organoboron structure realizes dual-channel enhanced ultrapure blue emission and highly efficient circularly polarized electroluminescence”為題發表在Adv. Mater. (DOI: 10.1002/adma.202204253)上。
具有圓偏振發光特性的有機電致發光器件（CP-OLED）在3D顯示等領域的重要應用價值受到了研究者的廣泛關注。其中，作為發光核心的圓偏振熱激活延遲熒光（CP-TADF）材料相比于效率較低的手性熒光材料和貴金屬參與的手性磷光材料，其既能夠有效利用單、三線態激子實現高效圓偏振發射，又能降低材料成本，使其在高效的CP-OLED中具有更大的應用潛力。目前手性TADF材料的構建大多采用的是手性微擾的策略，并且采用傳統的給-受體結構。然而這種柔性的連接方式通常會導致材料發射譜帶較寬，難以實現純色發射。
最近，鄭佑軒團隊提出空間位阻輔助雙核策略，同時實現了窄光譜和圓偏振發射等特點。團隊成員通過將兩個單核的多重共振TADF（MR-TADF）單元進行特殊位點的連接，制備了具有軸手性結構的多重共振TADF（CP-MR-TADF）材料。相較于單核結構單元（SOBN），具有空間位阻輔助的雙核結構（R/S-DOBN和R/S-DOBNT）的兩個核心相對獨立，表現出雙通道躍遷的特點，對材料量子產率的提升十分明顯，光色也能保持與單核結構一致。材料在摻雜薄膜中的最大發射峰分別在455和458 nm，半峰寬僅為32 nm，量子產率在0.9以上。同時，由于兩個發光核心共同構建了軸手性中心，使得手性中心完全參與到材料的發光過程，因而薄膜中表現出明顯的CPL信號，光致發光不對稱因子（gPL）在10-3的量級，首次實現了圓偏振純藍光的發射。
以R/S-DOBN和R/S-DOBNT為客體制備的CP-OLED器件最大發射峰為459和464 nm，半峰寬為38和35 nm，CIE坐標為（0.14,0.10）和（0.13,0.12），最大外量子效率分別可達23.9%和25.6%，|gEL|值均在10-3量級，實現了高效率、高色純度藍光CP-OLED器件的制備。
有意思的是，材料在薄膜和器件中的CPL信號十分明顯，但在溶液中的信號難以獲得。針對這一現象，團隊成員通過詳細的理論計算和實驗驗證，解釋了這一特殊現象產生的原因，同時也為手性發光材料的設計提供了一種新的思路。
首先，由于雙通道躍遷的特點，使得R/S-DOBN和R/S-DOBNT的S1和S2，S3和S4，S5和S6等相鄰的單線態能級表現出簡并的特點。而由于在能級躍遷過程中，所包含的NTO軌道對稱性不同（紅色矩形C2對稱，藍色矩形C2反對稱），導致了S1和S2簡并態手性光學性能的巨大差別。對于S0→S1而言，兩個躍遷通道所包含的NTO軌道都屬于不同的對稱性，導致躍遷磁偶極矩（μm）和躍遷電偶極矩（μe）在平行于分子C2對稱軸的分量各自相互抵消，偶極矩形成夾角的平面幾乎垂直于分子C2對稱軸，并且θe,m也接近90o。相反，對于S0→S2而言，兩個躍遷通道所包含的軌道都屬于相同的對稱性，μm和μe在垂直于分子C2對稱軸的分量各自相互抵消，并且θe,m也接近180o（0o），幾乎平行于分子C2對稱軸。從相關的計算結果和溶液中的測試的CD光譜可以明顯看出，S0→S2的手性光學性能更優秀，而主導發射態的S0→S1表現相對較差。因此，在進行溶液CPL的測試時，信號相對較弱。而在固體薄膜狀態下，原本溶液中較強的Cotton效應表現出紅移而較弱的Cotton效應表現出藍移，說明簡并的S1能級和S2能級進行了交換，由原來的S2態形成了新的S1*態。也正是因為簡并能級的交換，使得手性光學性能更優秀的S1*→S0稱為主導發射態，相應的CPL信號也有大幅提升，趨勢也變得十分明顯。
該工作以“Chiral dual-core organoboron structure realizes dual-channel enhanced ultrapure blue emission and highly efficient circularly polarized electroluminescence”為題發表在Adv. Mater. (DOI: 10.1002/adma.202204253)上，晏志平博士（目前在佛山季華實驗室工作）和博士研究生袁麗為論文共同第一作者，鄭佑軒教授為通訊作者。左景林教授和安眾福教授也對本文進行了指點和幫助。
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業務經營許可證：蘇B2-20110130
備案號：蘇ICP備13033418號-1 “堅決打贏禁毒人民戰爭”專欄—法律法規
