王亚飞等开发高效可溶液加工的深蓝光“热激子”材料

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“热激子”材料可通过高能激发态(Tn)反向系间窜越(hrISC)导致三线态向单线态激子(Sn)的转化成为可能，是一种全新的突破25%激子统计限制的途径。这类材料从原理上解决了热活性延迟荧光(TADF)材料机理同时实现T1→S1激子高转化速率和S1态激子高辐射速率自相冲突的难题，在构筑深蓝光发射材料上具有独特的优势。尽管目前有很多深蓝光“热激子”材料的报道，但其器件外量子效率较低(EQEmax < 10 %)。因此，发展新型高效的深蓝光“热激子”材料具有重要的科学研究意义。

图1. 分子结构、发光机理示意图、器件结构及性能

        近日，我校材料学院王亚飞教授与南京工业大学马会利副教授及韩国成均馆大学Jun Yeob Lee教授合作，以三(三唑)并三嗪(TTT)为受体，二苯胺衍生物(TPA-R，R为H，OMe和tBu)为给体，制备了一类星型深蓝光“热激子”材料TTT-TPA-H、TTT-TPA-OMe和TTT-TPA-tBu (图1)。分子中的TTT单元具有适中的吸电子能力和较大的平面刚性结构，可有效降低发光材料的非辐射跃迁；且分子具有适度的分子内电荷转移效应，可有效形成分子内杂化局域-电荷转移(HLCT)激发态，实现“热激子”过程。这类材料在溶液和固体中都呈现出强烈的深蓝光发射，其最大发射波长为420-470 nm，荧光量子效率为80-100%。研究人员进一步通过稳态瞬态光谱、溶剂化效应、瞬态电致发光和理论计算等手段验证了这类材料存在T4→S1的“热激子”通道。研究人员以这类材料为发光层掺杂剂，制备溶液加工型电致发光器件，获得了深蓝光电致发光器件。其中，基于化合物TTT-TPA-H的EQEmax为10.54%，发射波长为426 nm，色坐标为(0.15, 0.05)。研究人员进一步以TTT-TPA-H为主体材料，以PO-01为客体材料，获得了EQEmax为20.2%的黄色电致发光器件。这项研究表明三(三唑)并三嗪单元可作为高效深蓝光“热激子”材料的构筑单元。该工作以“Deep Blue Emitter Based on Tris(triazolo)triazine Moiety with CIEy < 0.08 for Highly Efficient Solution-Processed Organic Light-Emitting Diodes via Molecular Strategy of “Hot Excitons”（基于三(三唑)并三嗪单元的深蓝光材料通过“热激子”策略构筑色坐标CIEy < 0.08的高效率溶液加工器件）为题发表在材料学科顶级期刊《Advanced Functional Materials》（先进功能材料）(https://doi.org/10.1002/adfm.202113183)上。材料学院研究生曾嵩坤为论文第一作者，王亚飞教授、马会利副教授和Jun Yeob Lee教授为通讯作者。


       文章来源：常州大学
      王亚飞，男，博士，常州大学教授。1983年4月出生于湖南攸县，2008年9月师从湘潭大学朱卫国教授从事有机电致发光材料的研究，2011年6月获湘潭大学理学博士学位，并留校任教；2012年9月至2013年8月在德国马普高分子研究所(Max-Planck Institute for Polymer Research)从事博士后研究工作；2013年荣获欧盟“玛丽•居里”学者，并于2013年10月至2015年10月在英国伯明翰大学(University of Birmingham)从事液晶电致发光材料的研究；2016年获江苏省特聘教授称号；现为常州大学材料科学与工程学院教授。目前，主要致力于新型电致发光材料的设计合成及器件性能研究，其成果以第一作者/通讯作者在Chemical Communications, Chemistry-A European Journal, Journal of Physical Chemistry C, Chemistry-An Asian Journal等国际知名刊物上发表SCI学术论文24篇，影响因子累计约为90，获授权中国发明专利2项(ZL 2009 1 0044088.6，ZL 2010 1 0515850.7)。主持国家自然科学基金项目1项 (21202139)，湖南省自然科学基金青年项目1项 (12JJ4019)，湖南省自然科学基金面上项目1项(2017JJ2245)，湖南省教育厅优秀青年项目1项 (12B123)，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室开放课题1项(2015-skllmd-08)，校级项目2项。
        马会利，南京工业大学副研究员，于2014年6月获得中国科学技术大学博士学位（导师，梁万珍教授），2014年9月到清华大学化学系从事博士后研究（导师，帅志刚教授）。2017年9月加入南京工业大学先进材料研究院。