研究背景
热活化延迟荧光 (TADF) 材料因其高激子利用率受到学术界与企业界的广泛关注，提高 TADF 分子的反向系间窜越速率 (kRISC) 一直是该类分子的研究重点。根据费米黄金规则，反向系间窜越速率可由下式表达：
研究内容
近日，深圳大学杨楚罗教授带领研究团队，展示了利用非平面构型给体提升TADF分子反向系间窜越的新策略。该成果以“Nonplanar structure accelerates reverse intersystem crossing of TADF emitters: nearly 40% EQE and relieved efficiency roll off”为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上。
该工作开发了 S2-TRZ，S1-TRZ 以及 O1-TRZ 三个 TADF 分子。其中 S2-TRZ 采取非平面给体结合重原子效应的分子设计，S1-TRZ 仅包含重原子效应这一设计策略，而对比分子 O1-TRZ 则不采取任何设计。理论模拟结果显示，三个分子给受体间扭转角均超过 85°，∆EST 在 8-9 meV 之间，是性能良好的TADF分子。S2-TRZ，S1-TRZ 以及 O1-TRZ 的〈S|ĤSOC|T〉值分别 0.00545 cm-1，0.00073 cm-1 与 0.00011 cm-1。相比S1-TRZ，具有非平面构型给体 S2-TRZ 分子的〈S|ĤSOC|T〉有显著提升。S1-TRZ 的〈S|ĤSOC|T〉也高于 O1-TRZ，展示了重原子效应在提升kRISC的作用。三个分子的光物理性质验证了理论计算结果，S2-TRZ 分子的 kRISC 为 24.2 ×105 s-1，S1-TRZ 分子的 kRISC 为 11.1 × 105 s-1，而 O1-TRZ 的 kRISC 仅为 9.64× 105 s-1。基于三个分子电致发光器件的最大外量子效率为39.2-40.1%，在给受体型TADF分子中名列前茅。基于 S2-TRZ 器件的效率滚降在 1000 cd A-1 仅为 7%，而 S1-TRZ 与 O1-TRZ 的效率滚降分别为 11% 与 12%。该工作展示了非平面型给体在提升 TADF 分子反向系间窜越速率中的应用，为调控 TADF 光物理性能提供了新思路。
Figure 1. 分子结构与设计策略
Figure 2. S2-TRZ，S1-TRZ 与 O1-TRZ 的理论计算结果
Figure 3. S2-TRZ，S1-TRZ 与 O1-TRZ 的溶液与掺杂薄膜的光物理性质。a), 吸收与荧光、磷光光谱；b），瞬态衰减谱；c），反向系间窜越速率对比
Figure 4. S2-TRZ，S1-TRZ 与 O1-TRZ 的电致发光性能。a), 电流密度-电压-亮度（J-V-L）曲线；b），外量子效率-亮度（EQE-L）曲线；c），外量子效率与效率滚降对比
论文信息
Nonplanar structure accelerates reverse intersystem crossing of TADF emitters: nearly 40% EQE and relieved efficiency roll off Yang Liu, Guohao Chen, Yuan Meng, Hao Peng, Jingsheng Miao and Chuluo Yang*（杨楚罗，深圳大学） Chem. Sci., 2024, 15, 12598-12605
https://doi.org/10.1039/D4SC03111C
作者简介
本文通讯作者，深圳大学讲席教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，全国百篇优秀博士论文指导教师。近年来先后主持国家科技部 973 计划课题（课题负责人）、国家杰出青年基金、国家自然科学基金委重点项目等省部级研究项目 40 余项，深圳市孔雀计划（OLED 关键材料与器件研发团队）带头人。在化学、材料及交叉领域的高水平期刊上发表 SCI 学术论文 560 余篇，包括 Nat. Photon., Nat. Commun., Sci. Adv., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等期刊；授权发明专利 40 余项。2008 年和 2015 年先后两次获湖北省自然科学奖一等奖。
期刊介绍
rsc.li/chemical-science
Chem. Sci.
| 2-年影响因子* | 7.6分 |
| 5-年影响因子* | 8.0分 |
| JCR 分区* | Q1 化学-综合 |
| CiteScore 分† | 14.4分 |
| 中位一审周期‡ | 33 天 |
Chemical Science 是涵盖化学科学各领域的跨学科综合性期刊，也是英国皇家化学会的旗舰期刊。所发表的论文不仅要在相应的领域内具有重大意义，而且还应能引起化学科学其它领域的读者的广泛兴趣。所发表的论文应包含重大进展、概念上的创新与进步或者是对领域发展的真知灼见。发文范围包括但不限于有机化学、无机化学、物理化学、材料科学、纳米科学、催化、化学生物学、分析化学、超分子化学、理论化学、计算化学、绿色化学、能源与环境化学等。作为一本钻石开放获取的期刊，读者可以免费获取所发表论文的全文，同时从该刊的论文版面费由英国皇家化学会承担，论文作者无需付费。
Editor-in-Chief
Andrew Cooper
🇬🇧 利物浦大学
|
|
† CiteScore 2023 by Elsevier
📧 RSCChina@rsc.org
↓↓↓
