中科院化学所陈传峰《自然·通讯》:全色可调的超分子热激活延迟荧光材料
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中科院化学所陈传峰《自然·通讯》:全色可调的超分子热激活延迟荧光材料

  热激活延迟荧光(TADF)材料作为继传统荧光材料和贵金属磷光材料之后的第三代有机发光材料,在有机光电器件、光催化、激光显示、荧光成像和传感等领域存在广泛的应用前景。为满足实际应用的需要,高性能TADF材料的设计与制备代表了当前有机发光材料的重要发展趋势。发光颜色和发光效率是评价TADF材料发光性能的两个关键参数。为实现TADF材料发光颜色的调控,目前采用最多的分子设计策略是通过共价键修饰来得到具有不一样结构的分子内给−受体(D−A)型TADF材料。然而,复杂的分子设计和繁琐的有机合成使这类材料的发展受到很大限制。虽然分子间D−A型TADF材料,尤其是D−A型激基复合物,能够最终靠简单地混合不同的电子给体和受体来获得不一样的颜色的TADF发射,但由于分子间的远程电荷转移(CT)态往往难以控制,使得这类TADF材料具备发光颜色难以控制以及量子产率低等缺点。因此,发展一种简单通用的方法来制备具有多色可调和高效发光的TADF材料,成为有机发光材料领域亟需解决的关键科学问题之一。

  D−A型TADF材料设计的重点是怎么来实现分子中HOMO和LUMO能级在空间上的分离由此产生小的单重态-三重态能极差(ΔEST)。本文通过采用杯[3]二氢吖啶(Calix[3]acridan)大环作为电子给体以及缺电子客体作为电子受体,利用它们之间的空间电荷转移相互作用,来获得一系列具有TADF性质的主客体络合物(图1);同时通过改变客体的吸电子能力来调节主客体间的电荷转移强度,以此来实现TADF材料性质的调控。实验结果为,选择的一系列缺电子客体都能和杯[3]二氢吖啶形成1:1的主客体共晶,这种共晶都具有小的ΔEST,并且产生优异的TADF性质。得益于主客体之间多重的非共价相互作用,这些材料的量子产率最高可达87%;此外,还能轻松实现发光颜色从440 nm(蓝光)到610 nm(红光)的连续变化。

  总之,本文为TADF材料的设计与制备提供了一种简单通用的超分子策略,其不但可以避免复杂繁琐的制备过程,且能实现具有全色可调和高效发光的TADF材料的制备。研究结果进一步拓展了超分子化学在有机发光材料领域中的应用,同时也为高性能有机发光材料的设计与制备开辟了全新的视角。

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