具有热激活延迟荧光(TADF)的纯有机分子在有机发光二极管(OLED)中具有激子利用率高的优势。然而，根据能隙定律，由于强烈的非辐射衰减，发射峰超过600nm的TADF材料仍然不足。

基于此，科研人员，开发了由吸电子吡嗪并[2,3-f]菲咯啉-2,3-二甲腈核和各种供电子三芳胺组成的定制红色TADF分子DCPPr-α-NDPA、DCPPr-β-NDPA、DCPPr-TPA、DCPPr-DBPPA和TPA-DCPP。这些分子可以形成分子内氢键，通过增加分子刚性和平面度，有利于提高发射效率和促进水平取向。而不会破坏延迟荧光性质。

图1. DCPPr-α-NDPA、DCPPr-β-NDPA、DCPPr-TPA、DCPPr-DBPPA和TPA-DCPP的化学结构、优化基态(S0)结构、前沿轨道振幅图和能级。

 

该分子在纯薄膜中显示出近红外(NIR)发射(692–710 nm)和在掺杂薄膜中具有高光致发光量子产率(73–90%)的红色延迟荧光(606–630 nm)，并且具有大水平偶极子的水平取向薄膜中的比率，呈现高光学输出耦合因子（0.39-0.41）。

非掺杂OLED具有近红外光(716–748nm)，外部量子效率(ηext,maxs)为1.0–1.9%。掺杂OLED发出红光（606-648 nm）并实现高达31.5%的出色ηext,maxs，这是迄今为止报道的发射超过600nm的TADF材料的较高值。

这些红色TADF材料在显示器和照明设备中应该具有很大的潜力。这些结果表明，分子内氢键的构建对于设计坚固的TADF材料可能是一种实用的方法。

图2. (A)DCPPr衍生物在纯薄膜（实线）和3wt% DCPPr衍生物掺杂薄膜中的PL光谱：CBP（虚线）。

(B)DCPPr-α-NDPA掺杂薄膜的瞬态PL衰减光谱。

(C)DCPPr-α-NDPA在具有不同水含量(fw)的THF/水混合物中的PL光谱。

(D)I/I0值与四氢呋喃/水混合物中DCPPr-α-NDPA的fw的关系图。（

I0是纯THF中的PL强度，I是混合物中的PL强度）。

 

图3. (A)掺杂在CBP中的3wt% DCPPr-α-NDPA和(B)DCPPr-α-NDPA纯薄膜的测量（符号）p偏振PL强度（在PL峰值波长处）作为PL的函数角度和模拟线（线和虚线）具有不同的Θ//s。(C)S1状态下DCPPr-α-NDPA的顶视图和(D)侧视图，指示偶极矩（红色箭头）。

 

图4. (A)插入EL光谱的亮度-外量子效率图，(B)CBP中浓度为3wt% 的掺杂OLED的亮度-电压-电流密度和(C)报告的外量子效率超过EL峰在600-680 nm范围内的红色TADF OLED为20%。

 

参考文献：

Zujin Zhao, Zheyi Cai, Xing Wu, Hao Liu, Jingjing Guo, Dezhi Yhaig, Dongge Ma, Ben Zhong Thaig,Realizing Record-High Electroluminescence Efficiency of 31.5% for Red Thermally Activated Delayed Fluorescence Molecules, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, https://doi.org/10.1002/haiie.202111172.

上海金畔生物科技有限公司提供金属配合物，热激活延迟荧光(TADF)材料，聚集诱导延迟荧光（AIDF）材料，聚集诱导发光AIE材料的定制合成

红色TADF分子 TPA-DCPP

DCPPr-α-NDPA  红色TADF分子

DCPPr-β-NDPA  红色TADF分子

DCPPr-TPA  红色TADF分子

DCPPr-DBPPA  红色TADF分子

蓝光TADF材料xSFACPO

SSFAPO

DSFAPO

TSFAPO

用于生物医学应用的典型TADF分子结构

AI-Cz

AI-Cz-CA

AQCz

AQCzBr2

DCzB

DPTZ-DBTO2

BP-2PXZ

BP-2PTZ

BP-PXZ

BP-PTZ

An-Cz-Ph

An-TPA

TPAAQ

PXZT

M-1

DCF-BYT

DCF-MPYM

NID

BTZ-DMAC

PXZ-NI

PTZ-NI

Lyso-PXZ-NI

NAI-DMAC

NAI-PTZ

NAI-POZ

NAI-DPAC