纯有机室温磷光（RTP）和热激活延迟荧光（TADF）材料由于其易于修饰、良好的生物相容性和光谱可调谐的发光性能被广泛用于有机发光器件、生物成像、信息加密、防伪材料等领域。室温磷光和热激活延迟荧光都涉及三重电子激发态，与有机体系单重/三重电子激发态之间的系间窜越(ISC)以及反系间窜越(RISC)过程密切有关。在过去的研究中人们普遍采用引入芳香羰基、杂原子或重卤原子以提高自旋轨道耦合(SOC)常数促进ISC过程，并利用结晶、聚合、配位等途径有效抑制三重激发态的非辐射弛豫，从而显著提升了有机材料体系的室温磷光发射性能。最近，天津大学赵广久教授团队通过实验与理论结合系统研究了分子构型变化(J. Mol. Liq. 2021, 326,115291; J. Lumin. 2021, 231, 117783; J. Mol. Liq. 2021, DOI:10.1016/j.molliq.2021, 117012)和重原子效应及氢键作用(J. Lumin. 2021, 232,117864; Mater. Chem. Front. 2021, 5, 7170; Chem. Phys. Lett. 2020, 748,137396)对单重/三重态能级位置、旋轨耦合(SOC)、系间窜越(ISC)等的调控机制。

热激活延迟荧光材料被认为是第三代OLEDs最重要的候选材料，开发新的分子设计策略以实现高性能的热激活延迟荧光TADF材料是相当重要的。近日，赵广久团队又利用光诱导分子结构由垂直向平面化的反向构型扭转新策略，成功实现了蓝色热激活延迟荧光TADF的高效发射，这一重要进展发表在了美国化学会物理化学专业最具影响力权威期刊《物理化学快报》上(J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 9501)。在前期工作基础上，该团队将萘酰亚胺和苯基通过杂原子非共轭柔性连接，光激发柔性连接的荧光团发生反向构型扭转展宽了分子构型扭转坐标下的势能面，同时分子构型的激发态平面化增强了电子和振动耦合而促进了反向系间窜越RISC的热激活过程，因此获得了高性能的深蓝色热激活延迟荧光发射。此外，超快时间分辨光谱测试也表明该TADF材料具有较大的系间窜越ISC和反向系间窜越RISC速率。此外，还研究了利用甲基减小分子的反向扭转自由度导致的TADF发射波长红移和寿命缩短，从而实现可调节的TADF发光性能。该研究提供了一种柔性连接官能团并发生反向构型扭转实现高效蓝光延迟荧光材料开发新策略。（文/图：郭玉荣 王事平）

论文信息：Yurong Guo, Hongwei Guan, Peng Li, Chao Wang, Zibo Wu, Yanan Wang, Zhenyi Yu, Zhen Zhang, Shiping Wang, and Guangjiu Zhao* Thermally Activated Delayed Fluorescence Enabled by Reversed Conformational Distortion for Blue Emitters. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 9501-9507.

原文链接: https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c02642