Strategi bruger bor-nitrogen kovalente bindinger til at muliggøre højtydende smalbåndselektroluminescens

For at imødekomme kravene til næste generation af ultrahigh-definition-skærme, arbejder industrien for organiske lysdioder (OLED) aktivt på udviklingen af ​​smalbåndede organiske lysemitterende materialer. Inden for denne indsats har multiresonans termisk aktiveret forsinket fluorescens (MR-TADF) materialer baseret på bor-nitrogen fusionerede polycykliske aromatiske carbonhydrider vundet fremtræden for deres energieffektivitet og farverenhed, hvilket fanger interessen hos både den akademiske verden og industrien.

Imidlertid viser disse materialer ofte lange levetider i exciteret tilstand, hvilket kan forårsage alvorlig quenching af triplet-excitoner og dermed reducere enhedens effektivitet. At løse dette problem og samtidig opretholde smalbånds-emission er fortsat en afgørende udfordring.

For at tackle dette har et forskerhold ledet af professor Chuluo Yang og lektor Xiaosong Cao ved Shenzhen University introduceret en π-konjugationsudvidelsesstrategi ved hjælp af bor-nitrogen kovalente bindinger med fokus på innovative molekylære strukturer. Holdets papir er offentliggjort i tidsskriftet National Science Review .

Med udgangspunkt i konventionelle MR-TADF-emittere udviklede holdet nye højordens bor-nitrogen-fusionerede polycykliske aromatiske rammer (DABNA-3B og BCzBN-3B) gennem post-funktionaliseringsreaktionsveje. Denne metode udvider ikke kun mulighederne for at designe smalbånds-emittere, men fører også til en omfattende forbedring af enhedens ydeevne.

Teoretiske beregninger afslørede, at inkorporeringen af ​​bor-nitrogen kovalente bindinger ikke kun forbedrer molekylær planaritet og stivhed væsentligt for at undertrykke højfrekvente vibrationer, men også effektivt bevarer den elektroniske struktur med flere resonanser, hvilket fremmer elektrondelokalisering.

Som følge heraf udviste målforbindelserne væsentlige forbedringer i forhold til modermolekyler i adskillige fotofysiske nøgleparametre, såsom fluorescenskvanteudbytte, fuld bredde ved halvt maksimum, omvendt intersystemkrydsningshastighed og horisontal dipolorientering. Navnlig opnåede BCzBN-3B en usædvanlig smal fuld bredde ved halv maksimum på kun 8 nm i n-hexanopløsning og en høj omvendt intersystem-krydsningshastighedskonstant på 0,9 × 10 ⁶ s ⁻¹ .

Baseret på dette konstruerede forfatterne yderligere himmelblå OLED'er, der kombinerede smalbåndsemission, høj ekstern kvanteeffektivitet og laveffektiv roll-off karakteristika. Især opnåede den OLED-baserede på BCzBN-3B en maksimal ekstern kvanteeffektivitet på 42,6 %, hvilket satte en ny effektivitetsrekord for OLED-enheder, der anvender et binært emitterende lag. Desuden ved en lysstyrke på 1000 cd m ⁻² , opretholdt enheden stadig en effektivitet på 30,5 %, hvilket viste en lille effektivitetsforøgelse.

Denne undersøgelse giver et nyt designkoncept til effektivt at balancere materialefarverenhed og excitonudnyttelseseffektivitet og er af væsentlig betydning for at fremme ultrahigh-definition skærmteknologi. Kandidatstuderende Xingyu Huang og Jiahui Liu ved Shenzhen University er de første forfattere, og lektor Xiaosong Cao og professor Chuluo Yang er de tilsvarende forfattere til papiret.

Flere oplysninger: Xingyu Huang et al., B‒N kovalent binding-involveret π-forlængelse af multiple resonansemittere muliggør højtydende smalbåndselektroluminescens, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae115

Leveret af Science China Press