近日，闫寿科教授、任忠杰教授团队在《Nature Communications》上发表了题为“Constructing high-efficiency orange-red thermally activated delayed fluorescence emitters by three-dimension molecular engineering”的研究论文。

  具有100%理论内量子效率(IQE)的热激活延迟荧光(TADF)材料被认为是下一代有机发光二极管(OLED)的发光材料。对于波长在560~630 nm之间的溶液加工橙红色 TADF材料，其性能与蓝绿色发射材料相比明显不足。橙红色发射材料由于其激发态能量接近基态所以有较强的非辐射跃迁，导致较低的器件效率。作为全色光谱的重要组成部分，高性能橙红色TADF材料有待研究。

  该研究将萘[3,3,3]螺旋桨烷（TNP）结构引入TADF单元萘酰亚胺-二甲基吖啶（NAI-DMAc），利用TNP的特殊结构引导分子堆积，显著降低了三重态激子由聚集导致的淬灭。同时，通过TADF单元和主体单元的分子工程，精细调节了分子的激发态能级，获得了更小的¹CT与³LE能级间隙，建立了快速高效的反系间窜越（RISC）通道。制备的发射材料 tBu-S-mCP 具有70.9% 的高 PLQY，4.88 × 10⁵ s^-1的反系间窜越速率和0.862 cm^-1的高自旋轨道耦合值。所以，基于 tBu-S-mCP 的 OLED 器件具有24.74%的最大外量子效率。结果表明，在TADF发射体中引入特殊的三维结构来控制分子堆积，配合精细的激发态调控的设计策略是有效的，为设计高性能 OLED 材料提供了一种通用的方法。

该工作第一作者为材料学院博士生华磊，任忠杰教授为通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本工作得到了国家自然科学基金和山东省自然科学基金项目的资助。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35591-w