將聚集誘導(dǎo)發(fā)射(AIE)效應(yīng)集成到熱致延遲熒光(TADF)發(fā)光材料中能夠?yàn)楦咝в袡C(jī)發(fā)光二極管(OLED)的發(fā)展提供巨大潛力。雖然該類材料與器件的合成與制作取得了一些進(jìn)展，但對(duì)相應(yīng)的理論機(jī)制仍缺乏了解。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)周蒙特任教授、孔潔特任副研究員和首都師范大學(xué)的付紅兵教授合作，通過聚集效應(yīng)來控制激發(fā)態(tài)的動(dòng)態(tài)過程，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)控有機(jī)分子TADF。研究發(fā)現(xiàn)，聚集不僅同時(shí)增強(qiáng)了即時(shí)熒光和延遲熒光，而且對(duì)分子激發(fā)態(tài)構(gòu)象變化給予束縛作用。這種束縛不僅增強(qiáng)了自旋軌道耦合(SOC)，而且減小了單重態(tài)和三重態(tài)之間的能差(?EST)。本工作建立了聚集效應(yīng)調(diào)控TADF的基本機(jī)制，為高效光致發(fā)光材料的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。
作者首先研究了目標(biāo)分子DCzBF2在N2氣氛和O2氣氛下聚集效應(yīng)對(duì)TADF的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)無論在N2氣氛還是在O2氣氛下，DCzBF2都表現(xiàn)出明顯聚集增強(qiáng)發(fā)光的效應(yīng)。并且發(fā)現(xiàn)在N2氣氛中DCzBF2的即時(shí)熒光和延遲熒光的相對(duì)比例隨著增強(qiáng)效應(yīng)的增強(qiáng)始終保持不變。 超快光譜研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生聚集后，分子的激發(fā)態(tài)構(gòu)象變化過程被顯著抑制。然而時(shí)間分辨光譜在液相中未捕捉到TADF過程，但在膜相中卻捕捉到相應(yīng)的過程。量化計(jì)算表明這是由于膜相中分子的構(gòu)象轉(zhuǎn)動(dòng)被抑制，增強(qiáng)了發(fā)生系間竄越(ISC)的單重態(tài)與三重態(tài)之間的SOC，且減小了相應(yīng)的?EST，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的三重態(tài)信號(hào)。 隨后作者研究了不同聚集程度對(duì)激發(fā)態(tài)弛豫過程的影響，研究發(fā)現(xiàn)聚集效應(yīng)增強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致激發(fā)態(tài)弛豫過程變慢，并且在低聚集程度下還存在激發(fā)態(tài)構(gòu)象變化過程，而高聚集程度下激發(fā)態(tài)構(gòu)象變化完全抑制。 該工作展示了在TADF材料中整合AIE效應(yīng)的可行性，并揭示了相應(yīng)工作機(jī)制。 論文信息 Aggregation Enhanced Thermally Activated Delayed Fluorescence through Spin-Orbit Coupling Regulation Wei Zhang, Shuai Li, Yujie Gong, Jiachen Zhang, Yujie Zhou, Jie Kong, Hongbing Fu, Meng Zhou 文章的第一作者是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)特任副研張偉博士。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202404978
