随着有机发光二极管（OLEDs）在显示器、照明和柔性电子等领域的逐步应用，科学家们一直在积极探索高性能发光分子材料。虽然经过几十年的研究创新，目前商用OLEDs的发光材料仍然主要由纯有机荧光小分子（蓝光）和磷光铱(III)配合物（绿光和红光）所主导。如何降低OLEDs的成本，提高OLEDs器件的发光效率并突破发光材料种类的限制一直是本领域的关键问题。热活化延迟荧光材料（TADF）采用给受体分子结构，激发态性质易调控，且可以实现100%激子利用率，在OLEDs发光材料方面具有巨大的潜力，可替代荧光和磷光分子成为第三代OLEDs发光材料。大多数纯有机TADF发光材料由于自身缺乏重原子导致其发光寿命较长。引入金属重原子，可以提高其自旋-轨道耦合效应，从而加快（反向）系间窜越过程，降低延迟荧光寿命。从分子设计角度，目前绝大多数TADF金属配合物聚焦于铸币金属，且主要设计思路是以金属原子为中心分别配位具有给体（D）和受体（A）特性的分子，形成分子内电荷转移激发态。该思路要求每个配体具有合适的电子特性和配位能力，给配体的广泛选择或设计带来了困难。深圳大学李凯教授课题组针对TADF金属配合物的设计提出了一种模块化的方法，使用常见的给体-受体（D-A）荧光分子作为配体，其中只有给体部分与金属离子配位，以构建金属微扰配体内电荷转移（MILCT）激发态。一方面，金属中心与辅助配体可以通过位阻作用实现给体和受体的扭曲分离来减小ΔEST；另一方面，该设计可以通过改变非配位电子受体单元来轻松调控发光颜色。需要指出的是，虽然仅发挥微扰作用，金属原子的引入仍然能够显著促进TADF发射，缩短激发态寿命。遵循这一设计原则，作者设计合成了一系列二配位金(I)配合物，通过改变非配位电子受体实现了绿光到红光的TADF发射（545~645 nm），且所有金(I)配合物均表现出65%~85%的高光致发光量子产率（图1）。![]()
图1. 金(I)原子与D-A型分子配位成热活化延迟荧光配合物，图示通过改变受体（A）调控发光波长从绿光到深红光变化理论计算结果表明最高占据轨道（HOMO）和最低未占轨道（LUMO）分别位于给体（部分位于金属）和受体上，金属配位引起的给体和受体扭曲变化导致ΔEST值变小，而金属离子促进自旋-轨道耦合，大大增大了最低单重态和三重态之间的SOC效应（5.19 cm‒1）。以该类材料通过溶液法制备的OLED表现出良好的性能，最大外量子效率（EQEs）为10.6%‒13.9%，并且在亮度为1000 cd m‒2时效率滚降仍然较小。飞秒瞬态吸收研究结果表明，所选金(I)配合物的ISC速率常数大于109 s‒1，证实了金离子通过自旋轨-道耦合效应对电子从S1快速系间窜跃到T1的贡献。该研究证明了具有高kRISC（> 106 s‒1）和光色可调性的TADF材料的模块化方法设计的可行性，为高效金属配合物TADF发光材料的合成提供新的思路，并为TADF材料提供了结构与性能调控关系更深层次的理解。该成果以“A modular approach to efficient thermally activated delayed fluorescence from metal-perturbed intraligand charge-transfer excited state of Au(I) complexes”为题，最新在线发表于Science China Chemistry上（doi:10.1007/s11426-024-2026-2）。扫描二维码或点击左下角“阅读原文”可查阅全文。
李凯，深圳大学特聘教授、博士生导师。先后于中国科学技术大学获得学士学位（2008年）和香港大学获得博士学位（2013年），并随后在香港大学完成博士后学习。长期致力于金属-有机发光材料与有机发光二极管（OLED）研究。【扩展阅读】
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