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Chem. Eur. J. :具有聚集诱导窄带发射深蓝光特性的热活化延迟荧光二苯砜衍生物

太原理工大学王华教授和李洁副教授等人报道了一种通过叔丁氧基辅助给体兼顾限制分子内旋转(RIR)及调控空间位阻来平衡分子内和分子间相互作用,构筑聚集诱导窄带深蓝热活化型延迟荧光分子的新策略。与传统电子给受体型蓝光热活化延迟荧光材料相比,该体系能够有效解决聚集态下材料发光红移伴随谱带变宽的问题,为获得高效高色纯度固态深蓝光发射提供了可参考的思路。



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图1. 化合物SOpAD, OH-SOpAD, tBuO-SOpAD 和 tBuO-SOmAD 的分子结构及发光调控过程示意图

热活化延迟荧光(TADF)材料由于具有理论上100%的激子利用率、环境和经济友好特性,被认为是有望取代传统荧光和磷光材料的第三代发光材料。具有良好固态发光性能、高色纯度的深蓝光TADF材料在全彩照明与显示、激光、荧光成像等领域都有强烈的需求。然而,同时具备宽发光带隙、窄半峰宽、高荧光量子产率和高三线态激子利用率的热活化型延迟荧光材料仍然具有很大的挑战性。


传统的电子给受体型热活化延迟荧光分子在激发态下由于结构弛豫,往往表现出较宽的发射带。在聚集态下,由于分子间相互作用,光谱通常还会进一步红移和展宽。因此,实现聚集诱导发光蓝移(AIBSE)和谱带窄化,是发展高色纯度深蓝光TADF材料是当前迫切需要解决的问题。


为了实现聚集诱导发光蓝移,需要调控聚集态的重组能小于溶液中单分子态。通常,分子间有效的CH···π和CH···O相互作用有助于稳定晶体排列、限制分子内旋转;同时,抑制π···π作用能够增加分子带隙,抑制h-聚集的形成及聚集诱导荧光猝灭(ACQ)发生。通过调控平衡上述分子间相互作用,则有望降低聚集态的重组能,促进聚集态发光蓝移。然而,具有AIBSE能力和高发光效率的深蓝光TADF材料仍然匮乏。


基于以上分析,太原理工大学王华教授和李洁副教授等人以9,9-二甲基阿啶为电子给体,开发了四种二苯基砜衍生物SOpAD、OH-SOpAD、tBuO-SOpAD和tBuO-SOmAD (图1)。分别采用羟基和叔丁氧基作为辅助给体,依次对分子内/分子间的相互作用和晶体排列方式进行调节和优化。然后采用区域异构化策略来提高能级、最小化重组能、抑制非辐射跃迁。通过给受体结构电子云空间分离和分子内/分子间相互作用辅助构筑刚性环境,获得了具有极小单线态-三线态差 (< 0.1 eV), AIBSE性能优异,发光效率较高的目标化合物。tBuO-SOmAD晶体实现了高效窄带深蓝光热活化延迟荧光 (λPL = 424 nm, FWHM = 64 nm,Φ= 33.6%), CIE坐标为(0.15, 0.08)。基于tBuO-SOmAD的有机电致发光器件也表现出窄带深蓝光电致发光,FWHM为68 nm, CIE坐标为(0.12, 0.09)。

文信息

Molecular Engineering of Push-Pull Diphenylsulfone Derivatives towards Aggregation-Induced Narrowband Deep-Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF) Emitters

Yan Xia, Jie Li, Xu Chen, Anran Li, Kunpeng Guo, Fei Chen, Bo Zhao, Zhikuan Chen, Hua Wang


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202202434




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