近年來(lái)，作為一種實(shí)現(xiàn)高性能有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）器件性能的有機(jī)發(fā)光材料，空間電荷轉(zhuǎn)移（TSCT）型材料收到有機(jī)材料學(xué)家的廣泛關(guān)注。此類(lèi)材料通常是將電子給體和電子受體錨定在連接單元上，使其具有“面對(duì)面”構(gòu)型。普遍認(rèn)為，給受體之間的距離越近，TSCT過(guò)程越充分，OLED性能越好。然而，一些研究表明，具有上述特點(diǎn)的材料并沒(méi)有表現(xiàn)出較好的發(fā)光性能。這表明TSCT類(lèi)材料的構(gòu)效關(guān)系尚不明顯。
最近，蘇州大學(xué)蔣佐權(quán)教授課題組在前期螺環(huán)類(lèi)骨架空間電荷轉(zhuǎn)移材料的基礎(chǔ)上，利用雜原子打斷和縮短連接單元鍵數(shù)的方式，成功地拉近了給受體之間的距離，這些材料具有不同的空間排布構(gòu)型，進(jìn)而表現(xiàn)出不同的光物理性能，為理解TSCT類(lèi)材料構(gòu)效關(guān)系關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。 該工作以前期螺芴類(lèi)TSCT材料（DM-B）為基礎(chǔ)，利用雜原子打斷五元環(huán)（DMB2，DMB3和DMB4）和縮短給受體之間的鍵數(shù)（DMB5）構(gòu)筑了具有相同給受體單元的TSCT材料。值得指出的是DMB5骨架的構(gòu)筑，利用了4-原金剛烷醇的重排反應(yīng)。單晶結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，兩個(gè)錨點(diǎn)之間的距離從2.63 ?（DM-B）縮減到2.59 ?（DMB2）、2.56 ?（DMB3）、2.56 ?（DMB4）和1.58 ?（DMB5），給受體之間的距離被有效降低，從3.16 ?（DM-B）降低至2.89 ?（DMB2）、2.81 ?（DMB3）、2.85 ?（DMB4）和2.38 ?（DMB5）。盡管DMB5表現(xiàn)出最近的給受體之間的距離，但是比較sp3雜化的骨架使得給受體呈現(xiàn)出“邊對(duì)面”的構(gòu)型，這不利于TSCT過(guò)程。在DMB2-4中，更小的距離帶來(lái)相對(duì)更加“面對(duì)面”的構(gòu)型，這有利于TSCT過(guò)程。 進(jìn)一步表征這類(lèi)材料的光物理性質(zhì)，DMB2-DMB4均表現(xiàn)出TADF特性，而DMB5并沒(méi)有表現(xiàn)出延遲應(yīng)該特性。分別研究了組成片段的磷光光譜，表明隨著距離的減少，相對(duì)于DM-B，DMB2-DMB4的磷光光譜中電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)特性逐步增加，局域激發(fā)特性消失，這是由于更近的距離和更共面的結(jié)構(gòu)帶來(lái)的，但是這不利于TADF過(guò)程。瞬態(tài)光物理特性也證明了這一點(diǎn)，僅有DMB2表明出與DM-B相當(dāng)?shù)姆聪蛳甸g竄越速率。由此，盡管更近的距離和更共面的結(jié)構(gòu)有利于TSCT過(guò)程，但是隨之而來(lái)的三線態(tài)激發(fā)態(tài)更明顯的電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)特性不利于TADF過(guò)程?；谶@些材料的OLED器件中，DMB2表現(xiàn)出高達(dá)28.0%的外量子效率，而DMB5僅僅有3.6%。 所以，該研究成果表明，在設(shè)計(jì)TSCT過(guò)程中，需要綜合考慮給受體之間的距離和相對(duì)排布，才能實(shí)現(xiàn)高性能OLED器件，為高性能OLED材料的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 論文信息 Unraveling the Configuration Modulation in Spiro-Based Through-Space Charge Transfer Materials Dr. Yang-Kun Qu, Qi Zheng, Dr. Dong-Ying Zhou, Prof. Lin-Song Cui, Prof. Liang-Sheng Liao, Prof. Zuo-Quan Jiang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202418008
