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【Angew】平衡局部激发与电荷转移特性的分子设计：高达25.4%的外量子效率（EQE）和143 GM的2PA截面值 ​

总结 ​

研究通过引入对苯二腈单元到拥挤的供体-π-供体结构中，设计出具有双光子吸收（2PA）能力的TADF发光体。该设计实现了高达25.4%的外量子效率（EQE）和143 GM的2PA截面值。

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摘要 ​

本研究提出了一种新颖的分子设计策略，通过引入对苯二腈单元到供体-π-供体结构中，设计出具有双光子吸收（2PA）能力的热激活延迟荧光（TADF）发光体。该设计通过主π-共轭供体-受体-供体骨架与局部激发特性相结合，保持了高2PA截面值。辅助N-供体-受体-供体结构通过电荷转移特性平衡了TADF现象，最小化了单重态-三重态能量差（ΔE_ST）。研究结果显示，设计的TADF发光体TPCz2NP在850 nm处的2PA截面值高达143 GM，外量子效率（EQE）高达25.4%。这些发现为设计具有优异性能的TADF发光体提供了新的思路，拓展了未来功能材料的设计空间。

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研究结果分类展示 ​

分子设计与合成 ​

  • 分子结构：设计了3种TADF发光体：TPCzTPA、TPCz1NP和TPCz2NP。
  • 合成方法：通过钯催化C-H活化反应和亲核芳香取代反应合成目标发光体。

光物理性质 ​

  • 吸收光谱：在400-500 nm范围内显示出电荷转移吸收带，最大吸收波长分别为459 nm、469 nm和474 nm。
  • 发射光谱：在不同溶剂中表现出正溶剂效应，发射峰分别为554 nm、548 nm和567 nm。 image.png

电致发光性能 ​

  • 外量子效率（EQE）：TPCz2NP的EQE高达25.4%，TPCzTPA和TPCz1NP的EQE分别为24.2%和23.1%。
  • 光电转换效率：TPCz2NP的光电转换效率为10.3 cd A⁻¹，亮度高达15,834 cd m⁻²。

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结构与能级分析 ​

  • HOMO/LUMO能级：HOMO能级为-5.36 eV至-5.32 eV，LUMO能级为-3.30 eV。
  • 单重态-三重态能量差（ΔE_ST）：ΔE_ST值分别为0.06 eV、0.08 eV和0.05 eV。

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这项研究展示了通过平衡局部激发与电荷转移特性，实现高效TADF OLEDs的巨大潜力，为未来的光电材料设计提供了新的思路和方法。详细信息可以在这里找到。

参考文献 ​

Mageswari, G. V.; Chitose, Y.; Tsuchiya, Y.; Lin, J.; Adachi, C. Rational Molecular Design for Balanced Locally Excited and Charge‐ Transfer Nature for Two‐Photon Absorption Phenomenon and Highly Efficient TADF‐Based OLEDs. Angew Chem Int Ed 2024, e202420417. https://doi.org/10.1002/anie.202420417.