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有機熒光材料的光譜半峰寬是影響有機電致發光器件色純度的關鍵因素。相比於經典的電子給體/受體型電荷轉移態材料，近些年發展起來的多重共振(MR)類材料在光譜窄化上得到了巨大的突破。但是受限於材料的結構，其在深藍光/紫外光材料的開發方面仍有一定的限制，如何同時實現寬帶隙和窄光譜的發射是有機光電領域一項重大的挑戰。


圖1 ICZ-TAZ共平面結構特點與優勢

近日，華南理工大學唐本忠院士團隊王志明研究員課題組在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上發表了題為「An Ultraviolet Fluorophore with Narrowed Emission via Coplanar Molecular Strategy」的文章（DOI: 10.1002/anie.202209425）。為了同時實現寬帶隙紫外發射和窄化的光譜，該課題組設計並開發了一種巧妙的合成方法(DHCC法)以構築基於吲哚並咔唑結構共平面類衍生物，並將所得分子應用於紫外窄光譜電致發光材料的研究中。如圖2所示，通過σ鍵和分子內氫鍵的共同作用使得ICZ-TAZ分子具有剛性的共平面結構。進一步的研究發現，該分子在聚集態下(晶體/蒸鍍薄膜)存在非常強的分子間相互作用。光物理測試中(圖3)，ICZ-TAZ分子在甲苯稀溶液中表現為主峰在381 nm的寬禁帶紫外光；同時，其光譜半峰寬可以窄化至25 nm，得益於剛性的共平面結構對分子振動耦合的抑制。將該分子作為客體發光材料應用於紫外OLED器件的製備時，經過器件結構的優化，可以得到3.26%的最大外量子效率和在100 cd/m-2亮度下的低效率滾降(圖4)；在電致發光中ICZ-TAZ同樣也可以實現寬禁帶的宅光譜發射，驗證了方法設計的合理性。該工作為後續有機熒光材料的光譜窄化提供一種思路。


圖2 a) ICZ-TAZ共平面分子設計、b) HOMO/LUMO計算及c-f)晶體解析


圖3 a)甲苯稀溶液(10-5 M)和b)低濃度(1 wt%)摻雜薄膜中的光物理表徵


圖4 ICZ-TAZ摻雜器件的a)結構與b-d)性能表徵

文章第一作者是華南理工大學博士後何鑫博士，研究生婁敬麗和李保璽為本文的共同第一作者，通訊作者為王志明研究員和唐本忠院士；該研究得到國家自然科學基金委基礎科學中心項目（21788102）和面上基金（21975077）及發光材料與器件國家重點實驗室自立科研項目（Skllmd-2022-01）等經費支持。

原文鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202209425

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