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【科研速递】卢华课题组在Adv. Funct. Mater.上发表文章

来源 : 材料与化学化工学院     作者 : 王竹倩     时间 : 2022-04-18     


近日,材料与化学化工学院冯新江博士、卢华教授与华南理工大学赵祖金教授合作,提出“风车型”HLCT长短轴的设计概念,构建了高效、稳定、色纯度高的近紫外OLED,研究成果以“High Steric-Hindrance Windmill-Type Molecules for Efficient Ultraviolet to Pure-Blue Organic Light-Emitting Diodes via Hybridized Local and Charge-Transfer Excited-State”为题发表在Adv. Funct. Mater.上(IF: 18.808)。

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有机电致发光器件(OLED)具有轻薄、低功耗、高对比度、自发光以及可柔性等优势,在显示与照明应用领域中大放光彩。近紫外有机发光二极管(NUV-OLED)在化学和生物传感器、光激发源、固态显示器和高密度信息存储设备等领域的广泛应用前景使之成为热点前沿领域。从材料设计角度,开发兼具高固态发光效率和高激子利用率的有机发光材料,是构筑高性能OLED的关键。但根据自旋统计规则有机电致发光器件中载流子复合仅会以25%概率形成可以辐射发光的单线态,而75%的三线态激子会被浪费。因此,如何通过三线态激子利用构建高内量子效率分子是需要解决的首要问题。具有杂化局域电荷转移态(HLCT)的分子能够利用高能级三线态激子反向系间窜越生成单线态激子,理论上可现实100%的激子利用。但HLCT分子中电荷转移态常使光谱红移,因此如何平衡发光波长和高激子利用率是近紫外发光材料设计的难点。

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设计思路与激发态调控

针对上述难点,澳门云顶游戏网站材料与化学化工学院有机硅实验室卢华课题组和华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室赵祖金课题组提出“风车型”HLCT长短轴的设计概念,“风车型”构型不仅可以调控LE态发光波长,还能有效防止因聚集诱导的发光红移,该类分子在NUV区最大量子效率为0.66。更为重要的是“风车型”2D-2A可有效调控CT态能级,使高能级三线态激子反向系间窜越生成单线态激子,从而提高激子利用率。理论计算表明这些分子具有较大的ΔEST,因此,S1和T1状态之间不会出现反向系间窜越。而S1态和高能级三重态激发态(T2~T6)之间的能级差小到0.02 eV,表明容易发生从更高能级三重态到S1态的反向系间窜越。该类材料构建的有机发光器件,最大发射峰在近紫外区域396−404 nm,最大外量子效率为 8.1%,CIEy = 0.04,激子利用率(EUE)达88%,是目前NUV-OLED中性能最好之一。该研究为高性能近紫外发光材料和器件的设计提供了新的思路和策略。

杭师大材化学院2020级硕士研究生钟紫婷为论文第一作者,冯新江博士、卢华教授为论文通讯作者,澳门云顶游戏网站为第一完成单位,华南理工大学赵祖金教授为论文共通讯作者。该工作得到国家自然科学基金(21871072)、广东省自然科学基金(2019B030301003)和浙江省自然科学基金(LY17E030004)的资助。

论文链接http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202112969

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卢华教授团队

卢华博士,教授,博士生导师。主要从事BODIPY化学和硅基发光材料的设计合成、光物理性质调控及在材料和生物医学中的应用研究。以第一/通讯作者在Chem. Rev., Chem. Soc. Rev., JACS, CCS Chem., Adv. Funct. Mater.等期刊上发表SCI论文60余篇,被引用3000余次。

冯新江,博士,硕士生导师。主要从事硅基光电材料设计合成与电致发光有机二极管(OLEDs)、医药中间体开发等方面的研究。近五年,在Adv. Funct. Mater., ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Mater. Chem. C, Adv. Opt. Mater.,等期刊发表SCI研究论文10余篇。

钟紫婷,材化学院2020级硕士研究生,主要从事有机蓝光材料的合成与电致发光性能研究。


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