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【Angew】单分子白光发射，光致发光量子产率（PLQY）超过90%，外量子效率（EQE）高达30.1% ​

总结 ​

研究通过同分异构分子工程，设计了一系列硒桥接手性分子，利用热激活延迟荧光（TADF）和室温磷光（RTP）机制，实现了高效发光。基于TADF的OLEDs外量子效率（EQE）高达30.1%，并通过调节TADF和RTP发射，实现了单分子白光发射。

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摘要 ​

本研究通过同分异构分子工程，设计了一系列硒桥接手性分子，利用热激活延迟荧光（TADF）和室温磷光（RTP）机制，实现了高效发光。通过调节分子结构的对称性，显著增强了内在电子自旋轨道耦合（SOC）和振动SOC效应，促进了RTP发射。研究发现，(R/S)-p-NA和(R/S)-p-hex在薄膜中表现出高效的TADF发射，光致发光量子产率（PLQY）超过90%。相应的TADF OLEDs外量子效率（EQE）高达30%。此外，通过调节TADF和RTP发射，实现了单分子白光发射，最大EQE为2.5%。该研究揭示了同分异构分子工程在调控激发态性质和发光机制中的重要性，为开发新型高性能材料提供了新的思路。

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研究结果分类展示 ​

光物理性质 ​

  • 吸收光谱：在溶液中，(R/S)-p-NA和(R/S)-p-hex在380 nm处表现出强吸收带，而(R/S)-o-NA和(R/S)-o-hex在350-370 nm处仅表现出弱吸收肩峰。
  • 发射光谱：在298 K下，所有化合物均表现出宽带发射，具有电荷转移（CT）特征。在77 K下，由于硫原子的重原子效应，观察到荧光和磷光发射。

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  • PLQY：在掺杂薄膜中，(R)-p-NA和(R)-p-hex的PLQY分别为91.4%和94.4%，而(R)-o-NA和(R)-o-hex的PLQY分别为22.1%和35.2%。

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器件性能 ​

  • OLED结构：基于(R)-p-NA和(R)-p-hex的OLEDs结构为ITO/HAT-CN/TAPC/TCTA/PhCzBCz/(R)-p-NA或(R)-p-hex: PhCzBCz/PPF/TmPyPB/LiF/Al。

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  • 外量子效率（EQE）：基于(R)-p-NA和(R)-p-hex的OLEDs最大EQE分别为30.6%和29.1%。基于(R)-o-NA和(R)-o-hex的OLEDs实现了双峰发射，最大EQE分别为2.1%和2.5%。

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理论计算 ​

  • 电子结构：通过密度泛函理论（DFT）和时间依赖DFT（TD-DFT）计算，揭示了(R/S)-p-hex和(R/S)-o-hex在S1态下的最低未占据自然跃迁轨道（LUNTO）和最高占据自然跃迁轨道（HONTO）的分布。
  • 自旋轨道耦合（SOC）：引入硒元素显著增强了单重态和三重态之间的SOC，促进了自旋翻转和系间窜越（ISC）过程。

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这项研究展示了硒桥接手性分子在高效OLEDs中的巨大潜力，为未来的发光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 ​

Li, M.; Li, Z.; Peng, X.; Liu, D.; Chen, Z.; Xie, W.; Liu, K.; Su, S. Excited‐State Engineering of Chalcogen‐Bridged Chiral Molecules for Efficient OLEDs with Diverse Luminescence Mechanisms. Angew Chem Int Ed 2025, e202420474. https://doi.org/10.1002/anie.202420474.