Fluolab【Angew. Chem.】光致发光量子产率达到 42%，EQEmax 为 3.1%，新型白光发射手性分子
简介
文章介绍了一对通过整合具有硒诱导构象异构性的供体和手性羰基受体设计合成的多发射手性分子 (R)-DO-PSeZ 和 (S)-DO-PSeZ，并展示了其在溶液和薄膜中表现出的蓝色、黄色和红色多发射光带。 
摘要
(R)-DO-PSeZ 和 (S)-DO-PSeZ 多发射手性分子在溶液和薄膜中展示了蓝色、黄色和红色光发射，且分别在 CIE 坐标为 (0.39, 0.35) 和 (0.33, 0.34) 处显示白光发射。掺杂薄膜的光致发光量子产率达到 42%，并伴随镜像白色圆偏振光发光信号 (|gPL|值为 2.6×10−3)。此外，这些分子还在有机发光二极管中展示了白色圆偏振电致发光 (CIE 坐标为 (0.29, 0.33)，EQEmax 为 3.1%)。
研究结果与讨论
1. 分子结构与表征
通过布赫瓦尔德-哈特维格偶联反应合成了 (R)-DO-PSeZ 和 (S)-DO-PSeZ，并通过 1H NMR、13C NMR、高分辨质谱和单晶 X 射线衍射分析等方法进行了表征。
2. 热稳定性
热分析结果显示，这些分子具有良好的热稳定性，分解温度为 393°C，玻璃化转变温度为 119°C。
| Compound | _λ_PL (nm)[a] | ΦPL (%)[b] | HOMO (eV)[c] | LUMO (eV)[d] | Eg (eV)[e] | τp (ns)[f,g,h] | _τ_P (μs)[f,g,h] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (S)-DO-PSeZ | 444, 567, 675 | 42 | −5.22, −5.61, 6.06 | −3.32 | 1.90, 2.30, 2.74 eV | 1.3,3.6,5.6 | 30.8, 37.8, 32.2 |
3. 光物理性质
光物理性质研究表明，DO-PSeZ 在溶液和薄膜中具有多发射光带，其发射光带来源于不同的激发态构象异构体。低温磷光光谱和瞬态光致发光衰减曲线进一步验证了其磷光特性。
4. 电化学性质
电化学测试显示，DO-PSeZ 具有多个可逆氧化峰，对应的最高占据分子轨道能级为-5.22 eV、-5.61 eV 和 6.06 eV。使用该分子制备的有机发光二极管显示出高效率白色电致发光，CIE 坐标为 (0.29, 0.35)，CRI 为 79，EQEmax 达到 1.3%。
5. 液晶双层结构
通过引入胆甾液晶双层结构，可以显著提高圆偏振光发光性能。实验结果表明，使用双层液晶结构的有机发光二极管的|gEL|值为 1.88，为当前报道的最高值。
| Devices | _V_on[a] (V) | EQEmax[b] (%) | CEmax[c] (cd/A) | PEmax[d] (lm/W) | _L_max[e] (cd/m2) | _λ_EL[f] (nm) | _g_EL[g] (×10−3) | CIE[h] | CRI[i] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| W1 | 4.5 | 1.3 | 3.4 | 2.4 | 441 | 488, 548, 677 | – | (0.29, 0.35) | 79 |
| W2 | 6.3 | 2.5 | 6.5 | 3.3 | 1334 | 432, 556, 672 | – | (0.27, 0.27) | 87 |
| W3 | 3.6 | 3.1 | 7.4 | 6.5 | 1813 | 454, 561, 672 | – | (0.29, 0.33) | 82 |
| WR3 | 3.6 | 2.7 | 6.3 | 5.5 | 2066 | 449, 559, 674 | −1.6, −2.8, −0.97 | (0.27, 0.32) | 82 |
| WS3 | 3.6 | 3.0 | 8.0 | 7.0 | 1659 | 449, 551, 675 | +1.3, +2.5, +1.0 | (0.29, 0.33) | 81 |
结论
通过引入硒诱导构象异构性的供体和手性羰基受体，成功设计合成了一对多发射手性分子 (R)-DO-PSeZ 和 (S)-DO-PSeZ。这些分子在溶液和薄膜中展示了蓝色、黄色和红色的多发射光带，并在有机发光二极管中展示了高性能的白色圆偏振光发光。特别是通过引入胆甾液晶双层结构，显著提高了圆偏振光发光性能，具有广泛的应用前景。
参考文献
Zhao, P., Guo, W.-C., Lu, H.-Y. & Chen, C.-F. High‐Performance White Circularly Polarized Photoluminescence and Electroluminescence from Multi‐Emission Enantiomers. Angew Chem Int Ed e202424918 (2025) doi:10.1002/anie.202424918.