清华大学乔娟团队Aggregate:π桥介导聚集体中分子间和分子内电荷转移的耦合,实现高效的近红外发射

文摘   2024-07-31 18:43   江西  

声明:【荧光超分子科学】旨在分享学习交流荧光,超分子等领域的最新资讯及研究进展。在这里仅供交流使用,如涉及版权问题,请联系删除。投稿、荐稿、转载、合作或文章问题等请后台联系小编。感谢各位关注!

 

原文链接:https://doi.org/10.1002/agt2.634

 

分子间电荷转移 (inter-CT) 通常被认为会猝灭分子聚集体的发光,尤其是近红外 (NIR) 发射。

近日,清华大学乔娟团队通过对供体/受体 (D/A) 分子中π桥效应的详细比较,发现π桥在 D/A 分子中至关重要,它使 CT 间参与聚集体,从而诱导所需的热活化延迟荧光 (TADF) 并在很大程度上抑制非辐射衰变,而且重要的是,电子供体π桥对于最大化辐射衰变至关重要,通过有效的电子耦合与明亮的分子内电荷转移 (CT ) 实现高效的近红外发射。作为概念验证,以噻吩基为π桥的 TPATAP 在固体薄膜中实现了 788 nm 18.9% 的突出光致发光量子产率,并在器件中实现了 785 nm 4.53% 的最高外部量子效率。这些发现为分子聚集体中CT间和CT内的相互作用提供了新的见解,并为减弱能隙定律的限制以开发高效近红外发射器和提高各种CT间系统的发光效率(如有机光伏、有机长余辉发光等)开辟了一条新途径。相关研究成果发表于《Aggregate》上

 

图文解析

 

方案 1 (A) 本研究中探索的 D-A D-π-A 设计示意图,以及 DPAAPTPAPAP TPATAP TPAAP 的分子结构对比。它们的 (B) PL 光谱、(C) PLQY(D)具有可比发射峰值波长的固体薄膜中的 kr knr 值(DPAAPTPAAPTPAPAP 为纯膜,TPATAP 60 wt% 掺杂膜)。

 

 

1 具有二面角的优化基态分子几何形状、计算的 HOMOLUMO分布(等值 = 0.02)和能级。

 

 

2 单晶中 (A) DPAAP(B) TPAPAP (C) TPATAP 的分子结构和堆积模式。

 

 

3 (A) DPAAPTPAPAP TPATAP 在稀无氧甲苯 (1 × 10−5 mol L−1) 中的吸收和 PL 光谱与 TPAAP 的比较。 (B) 不同极性溶液中 DPAAPTPAPAP TPATAP PL 光谱。 (C) TPBi 为基质的 DPAAPTPAPAP TPATAP 掺杂薄膜在不同掺杂浓度下的 PL 光谱。 (DF) TPAAP 相比,PLQYkr knr 随发射波长的变化趋势。

 

 

4 (AB)分别为 DPAAP TPATAP 纯膜的瞬态吸收光谱。光谱数据中的不连贯是由于探测范围在 800 nm 左右的间隙造成的。(CD)分别为 DPAAP TPATAP 纯膜的时间分辨 PL 测量和 (EF)衰减曲线。

 

 

5 (A) 基于单晶结构的二聚体中 S1 态的空穴和电子分布。蓝色和绿色等值面(等值 = 0.0015)分别表示空穴和电子分布。(B) TPATAP-D1 S1 态的跃迁密度矩阵 (TDM) 图。由于氢原子对跃迁的贡献很小,因此在 TDM 中省略了氢原子。

 

 

6 (A) 分子间质心径向分布函数。(B) 供体和受体间质心径向分布函数。(C) 根据不同堆积模式计算的 S1 态能量。(D) TPAAPTPAPAP TPATAP D-A 型二聚体中 f 值的分布。

 

 

7 分别为(ATPAAP-DA6、(BTPAPAP-DA4和(CTPATAP-DA5的绝热S1态的空穴和电子分布、绝热哈密顿量和特征向量v1(左侧),以及最低四个绝热单重态激发态的空穴和电子密度(右侧)。

 

 

8 (A) 测量 TPATAP 纯膜峰值波长处的 p 偏振角度相关 PL 强度(Θ// = 100% 67% 分别对应于完全水平和各向同性偶极子)。(B) 电流密度为 10 mA cm−2 时获得的 EL 光谱。(C) 不同器件的 EQE 与电流密度曲线。(D) 发射峰值高于 780 nm NIR TADF OLED 的最大 EQE 摘要。

 

科研服务

荧光超分子科学
致力于分享光致发光,超分子领域相关文献;分享化学相关知识。商务合作,文献投稿等请联系Chemz6。
 最新文章