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导读
近日，常州大学材料科学与工程学院有机光电功能材料与器件团队朱卫国教授在窄带近紫外有机发光材料领域取得新突破，基于杂化局域和电荷转移材料的溶液加工器件在电致发光峰414 nm处的最大外量子效率达到12.01%，半峰宽仅为37 nm。该研究工作日前以“High-Performance Solution-Processable Organic Light-Emitting Diode Based on a Narrowband Near-Ultraviolet Emitter and a Hot Exciton Strategy”为题发表在化学、材料类国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。常州大学材料科学与工程学院硕士研究生蒋开和博士研究生畅翔、湘潭大学自动化与信息工程学院朱洁琼老师为共同第一作者；常州大学材料科学与工程学院王亚飞教授和朱卫国教授、华南理工大学马东阁教授为通讯作者；常州大学材料科学与工程学院为论文第一完成单位。
正文
近紫外(NUV)有机发光二极管(OLED)在化学生物传感、超清晰显示器、高密度信息存储和激发光源等方面具有广阔的应用前景。杂化局域和电荷转移（HLCT）有机发光材料因理论上具有100%激子利用效率，被认为是NUV-OLED中极具发展潜力的近紫外发光材料，然而，高效窄带HLCT近紫外有机发光材料及半峰宽低于40 nm、外量子效率(EQE)超过10%的溶液加工NUV-OLED鲜见文献报道。发展更为高效的窄带热激子近紫外发光材料迫在眉睫，并极具挑战性。
为攻克溶液加工NUV-OLED发光效率低和发光谱带宽的瓶颈问题，常州大学材料科学与工程学院有机光电功能材料与器件团队朱卫国教授与王亚飞教授创新发展了一类新型基于简单双元多重共振(MR)单元的高效窄带HLCT近紫外有机发光材料。提出了“弱MR电子给受体抑制振动弛豫”策略，将5,9-二氧杂-13b-硼氧基[3,2,1-de]蒽为电子受体单元，吲哚并[3,2,1-jk]咔唑为电子给体单元，以简单的D-A共轭连接方式，获得了分子结构简单、材料易得的HLCT近紫光发光材料ICz-BO (图1)。
图 1. ICz-BO的分子设计策略示意图
理论计算结果(图2)表明：ICz-BO通过简单MR骨架的弱CT相互作用，导致高位三线态(T6)到最低单线态(S1)的高位反系间穿越(h-RISC)通道具有突出的HLCT特性。单晶解析结果显示ICz-BO的两个MR亚基之间具有略微扭曲的结构，能有效避免大扭转角导致的强CT作用，抑制发射光谱红移，减少振动弛豫并实现高效窄谱带发光。
图2. ICz-BO的理论计算分析图
图3. ICz-BO的光物理性质图
光物理测试结果(图3)证实了ICz-BO发光材料具有 HLCT 和高效窄带 NUV发光特性。在甲苯溶液中，其光致发光峰位于404 nm处，半峰宽(FWHM)为28 nm，发光效率为83%。得益于ICz-BO发光材料高效的h-RISC特性和优异的溶解性，其溶液加工OLED显示了卓越的器件性能(图4)，其电致发光峰为414 nm、FWHM为37 nm、EQEmax为12.01%、色坐标(CIEx,y)为(0.164, 0.031)，刷新了HLCT材料及其NUV-OLED的器件效率和窄带发光记录。
图4. 溶液加工发光器件结构与性能图
总结
该研究创新发展了一类新型基于简单双元MR单元的高效窄带HLCT近紫外有机发光材料，提出了“弱MR电子给受体抑制振动弛豫”策略，制备的溶液加工发光器件各项性能均取得新突破，该研究为发展高效窄带HLCT近紫光发光材料及其高效超清晰NUV-OLED提供了新的范式。
作者简介
常州大学朱卫国教授团队近年聚焦新材料、新能源前沿方向，着力开展新型有机发光材料与器件、有机太阳能电池材料与器件的研究，在HLCT材料、MR-TADF材料、ESIPT发光材料、圆偏振发光材料、液晶发光材料、齐聚物给体材料、有机小分子受体材料等方面取得了丰硕的成果，近五年在Nature Photonics, Nature communications, Journal of the American Chemical Society, Advanced Materials, Angewandte Chemie International Edition等材料、化学学科国际顶级期刊上发表SCI论文近二十篇，获省自然科学二等奖和省研究生导师团队提名奖各1项。
常州大学朱卫国教授团队介绍：http://zwg.cczu.edu.cn/
文献详情：
High-Performance Solution-Processable Organic Light-Emitting Diode Based on a Narrowband Near-Ultraviolet Emitter and a Hot Exciton Strategy
Kai Jiang, Xiang Chang, Jieqiong Zhu, Tian Zhu, Junting Yu, Yafei Wang*, Youming Zhang, Dongge Ma*, Weiguo Zhu*
Angew. Chem. Int. Ed.2024
https://doi.org/10.1002/anie.202421520
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