鄭佑軒和左景林團隊報道在手性發(fā)光材料及圓偏振電致發(fā)光器件方面最新研究成果
手性發(fā)光材料能夠分別發(fā)出不同強度的左、右手圓偏振光(CPL)，在圓偏振電致發(fā)光器件(CP-OLED)和平面3D顯示有潛在的應(yīng)用價值。不對稱g因子(glum?≤ 2)是衡量其CPL性能的關(guān)鍵，而現(xiàn)有的手性發(fā)光材料普遍g因子小，限制了相關(guān)材料在平面3D顯示中的應(yīng)用。
我院鄭佑軒和左景林團隊在國內(nèi)率先開展了手性發(fā)光材料CP-OLED性能的研究，在手性磷光配合物和熱活化延遲熒光(TADF)材料的開發(fā)上取得系列創(chuàng)新成果。目前手性TADF材料的構(gòu)建大多采用的是手性微擾的策略，即通過不參與發(fā)光過程的手性中心結(jié)合相應(yīng)的電子給-受體(D-A)結(jié)構(gòu)。這種策略雖然容易構(gòu)筑手性TADF材料，但手性中心對材料圓偏振發(fā)光性能的影響十分有限，g值普遍較小。?
最近，鄭佑軒和左景林團隊與長春應(yīng)化所周亮研究員團隊合作，提出了一種較為普適性的手性TADF材料設(shè)計策略。通過將手性中心與電子給體結(jié)構(gòu)結(jié)合，制備了一種新型的手性給體(D*)結(jié)構(gòu)，以D*-A-D*為骨架直接構(gòu)建了手性TADF材料。團隊成員通過將手性聯(lián)萘胺結(jié)構(gòu)設(shè)計為一類特殊的手性給體，獲得了具有棒狀結(jié)構(gòu)(R/S-p-BAMCN)和螺旋結(jié)構(gòu)(R/S-o-BAMCN)的手性TADF材料。一方面，由于材料自身較為剛性的結(jié)構(gòu)，其發(fā)射光譜表現(xiàn)出較窄的半峰寬，在溶液中最窄可達38 nm；另一方面，基于CPL性能較好的手性給體和合理的D*-A-D*結(jié)構(gòu)設(shè)計，螺旋形的R/S-o-BAMCN表現(xiàn)出優(yōu)異的CPL性能，|gPL|值可達5.3×10-3，優(yōu)于大部分報道的手性TADF材料。通過詳細的理論計算，解釋了材料兼具窄光譜和高性能圓偏振發(fā)射的原因，并且提出一種高g值手性發(fā)光材料的設(shè)計猜想。
這兩個手性TADF材料為發(fā)光中心制備的CP-OLED器件最大外量子效率分別可達27.6%和20.5%，其中以R/S-o-BAMCN制備的半透明CP-OLED表現(xiàn)出明顯的圓偏振電致發(fā)光特性，|gEL|值達到4.6×10-3。該工作以“Chiral Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials based on R/S-N2,N2'-Diphenyl-[1,1'-binaphthalene]-2,2'-diamine Donor with Narrow Emission Spectra for Highly Efficient Circularly Polarized Electroluminescence”為題發(fā)表在Adv. Funct. Mater. (2021, DOI: 10.1002/adfm.202103875)上，研究結(jié)果為手性TADF材料和CP-OLED器件的設(shè)計提供了借鑒。晏志平博士(目前在佛山季華實驗室工作)和劉亭亭碩士為論文共同第一作者，鄭佑軒教授、左景林教授和周亮研究員為通訊作者。
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