Angew. Chem. :高效率窄光谱纯近红外发光铱配合物

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红外发光材料因其在生物成像、疾病治疗、光通信和夜视显示设备等领域具有重要应用价值而日益受到关注。然而,能隙定律(energy gap law)指出非辐射跃迁速率会随着激发态与基态之间能级差的减小而指数级增大,导致最大发射波长大于700纳米的近红外发光效率显著降低。目前已报道的有机近红外材料发光光谱通常很宽,其半峰宽在70纳米至150纳米之间,发光光谱中会有较大一部分覆盖可见光区域,容易被可见光探测器探测到而不利于隐身或者制备夜视显示设备。为获得光谱在可见光区域覆盖非常小的纯近红外发光,相关材料的最大发射波长通常要大于770纳米,这将进一步降低其发光效率,使得开发高效率纯近红外发光材料面临巨大挑战。因此,尽管已有几例性能优异的近红外有机发光二极管(near-infrared organic light-emitting diodes,NIR OLED)最大外量子效率达到15%,但可发出纯近红外光的NIR OLED往往表现出低于5%的外量子效率。


近日,西安交通大学杨晓龙、孙源慧、周桂江与五邑大学陈钊等报道了一类基于芳基硼异喹啉类配体的高效率纯近红外发光铱配合物,相关配合物在1%掺杂浓度的薄膜中最大发射波长位于730纳米左右,半峰宽仅为43 纳米,发光效率可达0.70。



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配合物结构设计思路来源于文献以及作者课题组以往的研究结果。通过扩大氮杂环共轭或者向氮杂环引入芳基硼均可将配合物发光颜色由绿光红移至红光。因此,作者考虑将两种方法结合使用并对分子结构进一步优化,最终以相对较短的发射波长实现纯近红外发光,缓解了能隙定律的制约,获得了很高的发光效率。

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由于所得近红外配合物具有较好的溶解性,通过溶液旋涂法制备了相应的NIR OLED,其发光光谱形状与发光材料在掺杂薄膜中表现的几乎一致,位于近红外区域的百分比超过98%,证明其很纯的近红外发射特征;此外,器件最大外量子效率达到了16.43%,成为目前具有纯近红外发射特性的OLED所获得的最高效率。


总之,本工作基于芳基硼异喹啉类配体设计合成了一类在掺杂薄膜内发光效率达到0.7的纯近红外发光铱配合物,通过溶液旋涂法制备出最大电致发光效率达到16.43%的纯近红外有机发光二极管,为开发高效率纯近红外发光材料提供了一种新策略。

文信息

Narrowband Pure Near-Infrared(NIR) Ir(III) Complexes for Solution-Processed Organic   Light-Emitting Diode (OLED) with External Quantum Efficiency Over 16%

Xiaolong Yang, Shipan Xu, Yan Zhang, Chengyun Zhu, Linsong Cui, Guijiang Zhou,* Zhao Chen,* and Yuanhui Sun*


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202309739




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