【Angew.Chem.】 以“2 个新型 BZT 融合策略分子显著提升蓝光 MR‑TADF 性能”为题的公众号稿件

文章标题：Achieving High‐Performance Multi‐Resonance Thermally Activated Delayed Fluorescence (MR‐TADF) Blue Emitter Using Benzothiophene Heterocyclic Fusion Strategy
通讯作者：Bing Yang
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.2644336

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文章概要

引言

多重共振热激活延迟荧光（MR‑TADF）材料因其高效率与超窄带宽发射特性，被视为下一代超高清 OLED 显示的关键发光体系。然而，传统 B/N 多重共振分子仍面临合成困难、结构调控手段有限、效率滚降严重等瓶颈。为突破这些限制，作者提出以苯并噻吩（BZT）杂环融合策略修饰经典单硼（DABNA‑1）与双硼（DB）骨架，构建两种新型 MR‑TADF 发射体 SS‑B 与 SS‑2B。该策略旨在通过扩展 π 共轭、增强分子刚性、引入硫原子 SOC 效应等方式，实现发射波长调控、光谱变窄、PLQY 提升以及器件效率滚降抑制。文章结合实验与理论系统揭示 BZT 融合对光物理行为的深层影响，为高性能蓝光 MR‑TADF 的分子设计提供了新的方向。

主要实验及结论

作者首先通过两步 Buchwald–Hartwig 偶联与一步高温硼化反应成功合成 SS‑B 与 SS‑2B，并通过 NMR 与单晶结构确认其分子构型。两者均呈现扭曲构象，BZT 单元与 B/N 核心之间的二面角差异决定了其不同的电子结构与光物理行为。光谱测试显示，两者在溶液中分别于 475 nm 与 465 nm 发光，FWHM 仅 20 nm 与 23 nm；在 3 wt.% 掺杂薄膜中，发射峰略红移至 479 nm 与 486 nm，FWHM 仍保持在 24 nm 与 27 nm 的窄带范围。更重要的是，PLQY 显著提升至 89%（SS‑B）与 97%（SS‑2B），延迟荧光寿命缩短，表明 RISC 过程加速。理论计算进一步揭示：BZT 的引入扩展 π 平面并增强分子刚性，使激发态几何重组能降低，振动耦合被抑制，从而有效减弱 0‑1 振动肩峰并缩窄发射光谱；同时，硫原子带来的重原子效应显著增强 SOC，使 SS‑2B 具有更快的 RISC 速率与更高的三线态利用效率。器件测试中，两者在 3 wt.% 掺杂条件下均表现出优异的电致发光性能：SS‑B 与 SS‑2B 的 EQE_max 分别达到 34.34% 与 37.23%，FWHM 分别为 26 nm 与 29 nm。尤其是 SS‑2B，其在 100 cd·m⁻² 下的 EQE 仍保持 35.39%，效率滚降仅 4.9%，并实现高达 84813 cd·m⁻² 的最大亮度，远优于 SS‑B，体现出 BZT 双融合结构在 SOC 与 RISC 调控上的显著优势。

总结及展望

本研究通过 BZT 杂环融合策略成功构建两种高性能蓝光 MR‑TADF 发射体 SS‑B 与 SS‑2B，实现了发射光谱变窄、PLQY 提升、延迟寿命缩短与器件效率滚降显著抑制等多重性能突破。实验与理论共同揭示：BZT 的引入不仅扩展 π 共轭并增强分子刚性，还通过硫原子显著提升 SOC，从而加速 RISC、提高三线态利用效率并改善器件稳定性。尤其是 SS‑2B，其在效率与滚降控制方面均达到当前蓝光 MR‑TADF 的领先水平。该工作为 B/N 基 MR‑TADF 分子的结构调控提供了新的设计原则，也为未来开发高效率、高色纯度、低滚降的蓝光 OLED 发射材料奠定了重要基础。接下来若能进一步探索不同杂环融合方式或多重异原子协同效应，或将推动 MR‑TADF 材料在超高清显示领域迈向更高性能平台。