鑽石舞台

能夠有效利用長壽命三線態激子的純有機發光材料，在電致發光、自旋電子學、生物成像等領域引起了廣泛的關注。對於有機電致發光器件（OLED）而言，電致激發下產生25%的單線態激子和75%的三線態激子，因此，如何利用理論上自旋禁阻的三線態激子，實現100%的電致激發態的利用，一直是有機電致發光領域的關鍵科學問題。

近幾年來，雜原子修飾的多環芳烴在用作高效的有機電致發光材料方面受到了廣泛的研究。其中，研究最多的是基於有機硼和氮原子摻雜的多環π-共軛體系，而硫原子修飾的多環芳烴在電致發光領域的報道較少。與傳統的芳香胺類有機材料相比，硫原子不僅能夠提供強給電子能力，而且其重原子效應和高階n電子軌道有利於實現強的自旋軌道耦合（SOC），在用作高效的電致發光材料方面展示出較大的潛力。

最近，華南理工大學的蘇仕健教授團隊通過將硫原子引入平面多環芳烴框架中，開發了一組新型高效的硫雜環稠環化合物，並提出了一種高效率且發光機理可調控的熱活化延遲熒光（TADF）和室溫磷光（RTP）OLED的分子設計概念。通過硫原子的引入，其高階外圍軌道使得結構中的外圍苯環偏離平面，克服了多環芳烴嚴重的濃度猝滅效應。此外，硫原子的強給電性使得前線分子軌道在硫原子上以短程多位點式分布，有利於在保證有效的軌道交疊的同時實現較小的交換能。同時，分子軌道在硫原子上而非成鍵軌道上的分布，也有助於抑制非輻射能量損失。

值得注意的是，此結構中的異構化效應對材料的激發態性質有很大的影響。在摻雜薄膜和OLED器件中，基於戊芬的衍生物bTEoCN由於較強的SOC實現了RTP主導的發射，而基於並五苯的高度對稱的衍生物bTEpCN由於較大的單線態輻射躍遷振子強度表現為高效的TADF發射。鑑於硫原子修飾的稠環化合物高效的三線態激子利用能力，在幾乎100%激子利用率的情況下，其相應的TADF和RTP-OLED的最大外量子效率分別達到25.1%和8.7%，代表了基於非芳香胺類TADF和RTP-OLED器件的較高水平。

此項研究中的分子設計策略顯示了硫原子橋接的多元稠環結構在高效OLED器件中的廣闊應用前景，並將進一步指導新型高效的TADF和RTP材料的分子設計。同時，基於硫原子的重原子效應和n-π*躍遷特性，該設計策略在純有機RTP器件方面將展示出更大的優勢。