游劲松/宾正杨课题组提出“空间限制的给受体”策略

bingnuan

多重共振类延迟荧光分子（MR-TADF）具有较窄的发光半峰宽和较大的辐射跃迁速率，因此基于该类发光分子的OLED能够实现较好的色纯度和较高的外量子效率（EQE），有望成为下一代OLED发光材料的突破点。然而，目前该类材料分子通常存在反系间窜越速率（kRISC）较低的问题，造成器件效率滚降比较严重。因此，开发具有高kRISC的MR-TADF分子并改善其OLED效率滚降具有重要的研究和产业化意义。
         近日，四川大学游劲松教授、宾正杨副研究员团队发展了一种基于“空间限制的给受体”策略以提高MR-TADF分子kRISC，在保持较窄发光半峰宽的前提下，成功将MR-TADF分子的kRISC提高至106 s-1。在分子DtCzB-DPTRZ的基础上，基于“空间限制的给受体”策略发展了新型MR-TADF分子TRZCzPh-BNCz和TRZTPh-BNCz。理论计算研究发现，通过引入空间限制的给受体基团，可以降低MR-TADF分子的T2和T3能级，进而使其接近S1能级，从而打开了从中间的T2/T3态到S1态的高效上转换通道。同时，通过引入空间限制的给受体基团，TRZCzPh-BNCz和TRZTPh-BNCz的S1态的跃迁特征与其T2或T3态的跃迁特征有较大的差异，造成其自旋轨道耦合SOCS1-T2和SOCS1-T3相对较大，使得激子从T2或T3态的反系间窜越过程更加高效，最终将kRISC从DtCzB-DPTRZ的103 s-1数量级提升到TRZCzPh-BNCz和TRZTPh-BNCz的106 s-1数量级。

       OLED测试结果表明，相比于基于DtCzB-DPTRZ的OLED，由于上转换速率的提高，基于TRZCzPh-BNCz和TRZTPh-BNCz的OLEDs展现出了明显更加优秀的器件性能，实现了32.5%的最大外量子效率、更小的效率滚降（EQE1000 = 22.9%）和更长的器件寿命。这项工作为开发可产业化的高性能MR-TADF分子提供了一个新的分子设计思路。
        该研究以“Space-Confined Donor-Acceptor Strategy Enables Fast Spin-Flip of Multiple Resonance Emitters for Suppressing Efficiency Roll-Off”为题目发表在Angewandte Chemie International Edition上，四川大学为第一单位，化学学院宾正杨副研究员和游劲松教授为该论文通讯作者，刘洋博士研究生为论文的第一作者。特别感谢国家自然科学基金委、四川省科技厅、四川大学的经费支持。衷心感谢华南理工大学马东阁教授和杨德志教授在分子偶极矩测试方面给予的帮助和上海大学李浩源教授在量化计算方面给予的帮助！
         文章链接: https://doi.org/10.1002/anie.202210210
         


         文章来源：四川大学
        游劲松 博士，教授，四川大学化学学院院长、化学实验教学中心主任、有机化学教研室主任，曾担任化学学院教授委员会主任，十二五“863”项目“新型纳米能源材料及器件制备关键技术”首席专家。1998年6月于四川大学化学系有机化学专业获博士学位。此后，分别在台湾中兴大学、德国Rostock有机催化研究所、美国依阿华州立大学（ISU）、美国加州大学尔湾分校（UCI）等进行学习和研究工作。2000年7月晋升为四川大学副教授，2004年5月特聘为四川大学教授。2004年入选教育部新世纪优秀人才资助计划，2005年入选四川省杰出青年学科带头人培养计划，2005年获得四川省青年科技奖，2006年获得四川省突出贡献专家称号，2010年获得国家杰出青年科学基金，2012年享受国务院特殊津贴专家，2013年获得四川省学术和技术带头人称号，2014年入选国家中青年科技创新领军人才，2016年入选国家万人计划科技创新领军人才。
        宾正杨，1991年1月出生于四川省成都市，现为四川大学化学学院副研究员。他致力于OLED新机制、新材料和新器件研究，首次提出了基于惰性金属配位反应的电子注入新机制；采用C–H键活化新策略，发展了一系列具有非传统结构的新型发光材料，突破OLED效率和寿命的瓶颈，为实现OLED核心材料的国产化提供新思路、新方法和新策略。