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基于有机电致发光器件(OLEDs: organic light-emitting devices)的显示技术具有柔性、超薄、超轻、主动发光等特点,在当今与未来显示技术领域占有举足轻重的地位。近年来,面向超高清显示技术需求成为OLED领域的研究热点,为了使 OLED显示屏具有超高清显示功能,有机电致发光材料的发射{attr}3189{/attr}必须具有极高色纯度,而发射光谱具有高色纯度的基础是窄谱代发射。 多重共振(MR: multiple resonance)效应诱导的热活化延迟荧光(TADF: thermally activated delayed fluorescence)材料具有窄谱带发射特性,可制备具有完美色纯度的OLEDs。MR-TADF分子基本设计策略是将硼原子和氮原子对位排列在六元环(p-BNR: para-alignment boron and nitrogen atoms into six-membered ring)中,然后将它们嵌入到多环芳香烃(PAH: polycyclic aromatic hydrocarbon)骨架中。最近几年,一些MR-TADF分子已相继被报道,现有的含p-BNR多重共振分子结构基本上可以分解为以单苯环为核心,间位被两个芳香胺取代,并与一个硼原子配位。基于以单苯环为核心结构的MR-PAH,科学家们已经提出了一些有效的分子设计策略开发520 nm以上的窄谱带发光材料。然而,局限的合成方法使分子结构拓展收到很大限制,不利于化学分子库的发展。从有机电子学的基础研究和产业化应用角度来看,开发新型、简便、易行的分子设计策略和先进的合成方法来增加MR-PAH分子结构的多样性仍然是当务之急。此外,探索独特的分子结构与光电性能也非常令人期待。 最近,吉林大学王悦教授团队提出了一种构建MR-TADF分子骨架的新策略,其核心思想在于:将具有对位(即硼取代苯环的对位)芳香环取代基的多重共振母体分子直接稠环化。该研究构建了一种具有代表性的新型MR-PAH分子,即BN-TP,该分子的基本构建模式为三亚苯基团与MR母体分子稠合而成。通过逆合成分析,以多重共振母核DtCzB为基础,提出了一种简洁、适用范围广的合成策略,即程序化的反应步骤:硼酯化、Suzuki偶联和Scholl氧化偶联。该方法很容易推广到BN-TP类似物的合成,可称之为一个平台反应。目标模型分子BN-TP在甲苯溶液中具有鲜艳的绿色荧光,最大发射峰位为523 nm,半峰宽为34 nm,理论和实验证明BN-TP具有多重共振激发态特性。实际上,从前线分子轨道分布来看,可以认为BN-TP是以母体分子DtCzB为基础演化而来的,也是基于前线分子轨道工程策略构筑长波长窄谱带发射的典型分子(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 17442–17446, CCS Chem. 2021, 3, 2077)。利用BN-TP作为电致发光材料制备的OLED具有最大发射峰位为528 nm、CIE色坐标为(0.26, 0.70)的超纯绿光发射,并实现了35.1%的最大外量子效率。BN-TP的优异光电性能使其在超高清显示应用技术开发中具有巨大潜力。
基于多重共振母核多环化策略的重要意义在于:BN-TP分子的成功构筑丰富了MR-TADF分子库,为开发更多高效的窄谱带有机电致发光材料提供了新途径,尤其是对于长波长窄谱带发光材料的研究更具价值。此外,三亚苯单元可以看作是从石墨烯中剥离出来的基本结构片段,因此,本研究报道的合成策略为构筑基于多重共振母核多环化的MR-TADF分子提供了有效的模板,为构建具有独特结构的π-延展硼氮掺杂MR-PAH奠定了坚实的基础。 论文信息 Constructing Organic Electroluminescent Material {attr}3222{/attr} Very High Color Purity and Efficiency Based on Polycyclization of the Multiple Resonance Parent Core Yincai Xu,Qingyang Wang,Dr. Jinbei Wei,Xiaomei Peng,Jianan Xue,Dr. Zhiheng Wang,Prof. Shi-Jian Su,Prof. Yue Wang 该研究成果得到了国家自然科学基金等项目支持,文章的第一作者是吉林大学博士研究生许银才。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202204652

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