Fluolab【Angew.Chem.】通过空间共轭与氮/羰基框架集成的窄带发射（最窄19nm）材料，实现26.7%的最大外量子效率（EQE）
简介
本文研究了通过将相邻芳烃与氮/羰基框架进行空间共轭整合，实现窄带发射的有机发光材料。研究特别关注引入刚性结构以减少振动模式，从而实现高效的窄带发射。 
摘要
有机发光材料中的非共价空间共轭（TSC）因其能够提高设备性能而备受关注。然而，由于多重振动能级的存在，通常TSC发射器会出现宽的发射峰。本文通过合成两个TSC发射器（TSFQ-TRZ和TSFQ-Ph），展示了在不同的邻近芳基片段引入刚性结构的效果。这些发射器在溶液中展示了非常窄的发射峰半高宽（FWHM），TSFQ-TRZ为19 nm，TSFQ-Ph为25 nm。此外，通过实验和理论研究揭示了TPTRZ片段在抑制分子振动中的关键作用。应用于电致发光设备中，TSFQ-TRZ发射器达到了26.7%的最大外量子效率（EQE），并在磷光敏化时进一步提高到28.3%。 
研究结果与讨论
分子设计与合成
通过合成TSFQ-TRZ和TSFQ-Ph，研究了相邻芳基片段通过刚性螺旋间隔连接在氮/羰基骨架上的效果。1H和13C NMR光谱、质谱和X射线衍射分析确认了发射器的结构。TSFQ-TRZ的MR核心和TSC片段之间的距离约为3.1至3.6 Å，而TSFQ-Ph为4.0 Å。TPTRZ片段的扭转角为45°，显著抑制了分子振动。 
光物理性质
TSFQ-TRZ和TSFQ-Ph在稀释的甲苯溶液中展示了窄带蓝色发射，发射峰值分别为468 nm和473 nm，FWHM分别为19 nm和25 nm。两者的S1/T1状态能量差为0.23 eV。紫外-可见吸收和荧光光谱揭示了两个主要吸收带，表明了有效的分子内电荷转移。 
| Emitter | _λ_abs[a] [nm] | _λ_em[a] [nm] | FWHM[a] [nm] | _E_S1[b] [eV] | _E_T1[b] [eV] | ▵_E_ST[c] [eV] | _Φ_PL[d] [%] | _τ_PF[d] [ns] | τDF[d] [μs] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TSFQ-TRZ | 455 | 468 | 19 | 2.74 | 2.51 | 0.23 | 91.2 | 18.5 | 485 |
| TSFQ-Ph | 459 | 473 | 25 | 2.72 | 2.49 | 0.23 | 72.8 | 7.9 | 385 |
理论计算与电子-空穴分布
通过理论计算，研究了两个发射器的基态和激发态能级以及电子-空穴分布。TSFQ-TRZ的S1和T2状态之间的能量差为0.13 eV，SOC矩阵元为0.54 cm−1，显著提高了RISC过程。
电致发光性能
电致发光设备使用TSFQ-TRZ作为发射器，展示了23 nm的FWHM和26.7%的EQEmax。使用磷光敏化剂FIrpic进一步提高了设备的EQEmax至28.3%。
| Emitters | Von[a] [V] | _λ_EL[b] [nm] | FWHM[b] [nm] | CE[c] [cd A−1] | EQE[c] [%] |
|---|---|---|---|---|---|
| TSFQ-TRZ | 3.9 | 472 | 23 | 35.0/10.1/4.9 | 26.7/9.0/4.4 |
| TSFQ-Ph | 3.7 | 476 | 25 | 30.0/12.0/5.1 | 22.9/9.1/3.9 |
| 15 wt % FIrpic: TSFQ-TRZ | 3.5 | 476 | 25 | 35. 0/22.4/12.2 | 28.3/18.2/9.9 |
| 15 wt % FIrpic: TSFQ-Ph | 3.5 | 476 | 29 | 30.0/18.6/7.8 | 20.2/12.6/5.3 |
结论
通过集成TSC块与刚性氮/羰基螺旋锁定框架，本文成功开发了高性能的窄带TSC材料。TSFQ-TRZ展示了杰出的窄带发射和高外量子效率，显示出在电致发光领域的广泛应用潜力。研究强调了TSC在实现基于氮/羰基框架的窄带发射中的关键作用。
参考文献
Jiang, Z.-Q.; Liu, R.-H.; Feng, Z.-Q.; Ge, S.-J.; Wang, Y.; Yu, Z.-H.; Wu, J.-R.; Yan, H.-Y.; Zhou, D.-Y.; Liao, L.-S. Integration of Through‐Space Conjugation of Adjacent Arene with Nitrogen/Carbonyl Framework for Narrowband Emission. Angew Chem Int Ed 2025, e202424950. https://doi.org/10.1002/anie.202424950.