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化学化工学院郑佑轩和左景林团队报道在手性发光材料及圆偏振电致发光器件方面最新研究成果

时间:2021-06-25浏览:1

手性发光材料能够分别发出不同强度的左、右手圆偏振光(CPL),在圆偏振电致发光器件(CP-OLED)和平面3D显示有潜在的应用价值。不对称g因子(glum ≤ 2)是衡量其CPL性能的关键,而现有的手性发光材料普遍g因子小,限制了相关材料在平面3D显示中的应用。

化学化工学院郑佑轩和左景林团队在国内率先开展了手性发光材料CP-OLED性能的研究,在手性磷光配合物和热活化延迟荧光(TADF)材料的开发上取得系列创新成果。目前手性TADF材料的构建大多采用的是手性微扰的策略,即通过不参与发光过程的手性中心结合相应的电子给-受体(D-A)结构。这种策略虽然容易构筑手性TADF材料,但手性中心对材料圆偏振发光性能的影响十分有限,g值普遍较小。

最近,郑佑轩和左景林团队与长春应化所周亮研究员团队合作,提出了一种较为普适性的手性TADF材料设计策略。通过将手性中心与电子给体结构结合,制备了一种新型的手性给体(D*)结构,以D*-A-D*为骨架直接构建了手性TADF材料。团队成员通过将手性联萘胺结构设计为一类特殊的手性给体,获得了具有棒状结构(R/S-p-BAMCN)和螺旋结构(R/S-o-BAMCN)的手性TADF材料。一方面,由于材料自身较为刚性的结构,其发射光谱表现出较窄的半峰宽,在溶液中最窄可达38 nm;另一方面,基于CPL性能较好的手性给体和合理的D*-A-D*结构设计,螺旋形的R/S-o-BAMCN表现出优异的CPL性能,|gPL|值可达5.3×10-3,优于大部分报道的手性TADF材料。通过详细的理论计算,解释了材料兼具窄光谱和高性能圆偏振发射的原因,并且提出一种高g值手性发光材料的设计猜想。

以这两个手性TADF材料为发光中心制备的CP-OLED器件最大外量子效率分别可达27.6%和20.5%,其中以R/S-o-BAMCN制备的半透明CP-OLED表现出明显的圆偏振电致发光特性,|gEL|值达到4.6×10-3。该工作以“Chiral Thermally Activated Delayed Fluorescence Materials based on R/S-N2,N2'-Diphenyl-[1,1'-binaphthalene]-2,2'-diamine Donor with Narrow Emission Spectra for Highly Efficient Circularly Polarized Electroluminescence”为题发表在Adv. Funct. Mater. (2021, DOI: 10.1002/adfm.202103875)上,研究结果为手性TADF材料和CP-OLED器件的设计提供了借鉴。晏志平博士(目前在佛山季华实验室工作)和刘亭亭硕士为论文共同第一作者,郑佑轩教授、左景林教授和周亮研究员为通讯作者

 

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