南京大学郑文华/郑佑轩AFM：基于双环藩烷面手性热激活延迟荧光材料

导读

近年来，由于在3D显示领域有重要的应用前景，手性发光材料和圆偏振发光有机发光二极管（CP-OLED）的发展已成为一个突出的研究领域。但是目前无论是发光材料还是CP-OLED器件都存在很多的问题需要解决，开发具有优异圆偏振电致发光（CPEL）性能的高效手性发光材料具有重要意义。

图1. 基于环藩烷的CP-TADF材料。

自1997年首次报道CP-OLED以来，人们开发了越来越多具有不同设计理念和光物理性质的手性发光材料，包括手性聚合物、手性金属配合物、手性有机分子。在有机分子中，手性热激活延迟荧光（CP-TADF）材料因其易于衍生和有效收集单线态和三线态激子而具有较高的器件效率等优点，被认为是CP-OLED的理想候选材料。根据手性的来源，CP-TADF材料可分为中心（点）手性、轴手性、平面手性和螺旋手性材料。迄今为止，大多数报道的CP-TADF材料都是基于中心和轴手性分子。虽然平面手性有望实现高强度的CPL活性，但由于合成平面手性骨架有一定的挑战，目前在设计CP-TADF材料时采用平面手性分子成功的例子很少（图1）。

图2.(a) 归一化的(R)-C-DpCpN-Trz和B-DpCpN-Trz、(R)-C-DpCpCz-Trz和B-DpCpCz-Trz的紫外吸收和荧光光谱；(b) (R/S)-C-DpCpN-Trz和(R/S)-C-DpCpCz-Trz的CD光谱；(c) (R/S)-C-DpCpN-Trz和(R/S)-C-DpCpCz-Trz在甲苯中的CPPL光谱；(d) (R/S)-C-DpCpN-Trz和(R/S)-C-DpCpCz-Trz在掺杂薄膜（3 wt.% mCBP）中的CPPL光谱；(e) (R)-C-DpCpN-Trz和(f) (R)-C-DpCpCz-Trz的理论计算的偶极矩。

最近，化学化工学院郑文华副教授和郑佑轩教授合作在基于环蕃的CP-TADF材料研究中取得新进展。在本研究中，通过简洁的合成途径，设计并合成了四种具有双环藩烷（DpCp）骨架的CP-TADF分子（图1），在甲苯溶液中的发射峰值分别为484、485、464和477 nm（图2），同时光致发光量子产率（PLQYs）高达93.7%。利用DpCp桥状构型的不对称性，通过化学拆分的方法，从手性醛基环藩烷合成了CP-TADF分子(R/S)-C-DpCpCz-Trz和(R/S)-C-DpCpN-Trz。它们的CPL光谱显示出明显的镜像对称关系，在甲苯溶液中不对称因子|gPL|值为6.4 × 10-4，掺杂薄膜中为6.7 × 10-4。同时，基于这四种发光体的有机发光二极管显示出19.5%的最大外量子效率，而基于CP-TADF对映异构体制备的CP-OLED器件显示出7.6 × 10-4的不对称因子（gEL）。

图3.(a) 在8V电压下测量的归一化电致发光光谱和器件照片；(b) 亮度-电压-电流密度特性；(c) 电流效率-亮度曲线；(d) 有机发光二极管的EQE-亮度曲线；(e) CP-OLED的CPEL光谱和(f) gEL曲线。

这项工作为开发基于DpCp衍生物的CP-TADF材料以用于高性能CP-OLED提供了一条可行的途径和借鉴。该工作发表在Adv. Funct. Mater. (2024, DOI: 10.1002/adfm.202314205)上，博士研究生宫明华和袁丽为论文共同第一作者，郑文华副教授和郑佑轩教授为论文通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金项目92256304、U23A20593和22271145的大力支持！

来源：南京大学