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【材料】华南理工大学苏仕健团队Angew：硫族元素桥联的异构化手性分子，实现具有不同发光机制的OLED器件

X-MOL资讯 · 公众号 · · 2025-01-06 08:11

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近年来，有机发光二极管（OLED）作为显示与照明技术的核心器件备受关注。热活化延迟荧光（TADF）和室温磷光（RTP）两种高效发光机制为提升OLED性能提供了重要支撑。这两种机制的核心特点在于通过高效利用三线态激子，实现接近100%的内量子效率。由于纯有机体系中三线态激子理论上的自旋禁阻特性，尤其是磷光材料对强自旋轨道耦合（SOC）的需求且通常依赖于贵金属元素，如何利用纯有机分子实现高效发光并拓展其应用，一直是光电材料领域的重要研究方向。

硫族元素因其独特的给电子特性和重原子效应，以及外围n电子轨道产生的非平面分子构型，在实现三线态激子的高效利用方面表现出较大潜力。近日， 华南理工大学苏仕健 教授团队 通过分子同分异构工程设计了一系列硫族元素桥联的手性分子，不仅实现了高效的TADF发射，还成功实现了纯有机分子体系中TADF与RTP的协同发光 （图1）。

图1. 硫族元素桥联的手性分子的化学结构及发光机制

研究团队采用苯二硫醇和萘酚构建多环芳烃框架，通过调节分子对称性和跃迁轨道分布，成功实现了对发光机制和性能的调控。其中，具有一定结构对称性的分子 (R/S)-p-NA和 (R/S)-p-hex表现出典型的TADF发射，其光致发光量子效率在薄膜中超过90%；而非对称结构 (R/S)-o-NA和 (R/S)-o-hex因跃迁轨道分布变化及振动效应产生的SOC增强，显示出TADF与RTP双重发射特性（图2）。研究提出的通过调节分子对称性和振动模式优化SOC效应的设计策略，为提升纯有机材料的磷光效率提供了理论支持。

图2. 材料在薄膜中的变温稳态和瞬态光谱

基于上述发光材料，研究团队制备了一系列OLED器件（图3）。其中，基于TADF材料的OLED器件实现了~30%的外量子效率；而基于双发射特性材料制备的OLED器件由于蓝光TADF和黄光RTP的协同发光，呈现暖白光发射。这种单分子白光OLED克服了传统白光OLED需多层结构或多发光中心的复杂性，为简化器件设计、降低制备成本提供了思路。

图3. 材料在OLED器件中的电致发光性能

这一成果近期发表在 Angewandte Chemie International Edition ，研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和博士后创新人才支持计划的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Excited‐State Engineering of Chalcogen‐Bridged Chiral Molecules for Efficient OLEDs with Diverse Luminescence Mechanisms

Mengke Li, Zhizhi Li, Xiaomei Peng, Denghui Liu, Zijian Chen, Wentao Xie, Kunkun Liu and Shi-Jian Su*

Angew. Chem. Int. Ed ., 2024 , DOI: 10.1002/anie.202420474

导师介绍

苏仕健

https://www.x-mol.com/university/faculty/23512

【材料】华南理工大学苏仕健团队Angew：硫族元素桥联的异构化手性分子，实现具有不同发光机制的OLED器件

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