朱卫国&周必泰教授等Nature Photonics：解密高效率MR-TADF荧光材料发光机制

多重共振效应诱导热激活延迟荧光 (MR-TADF) 材料因其具有高效率、窄带发光等优势，近年来已成为有机电致发光(OEL)领域研究的热点。但是，对于经典的MR-TADF分子，如DABNA-1和QAO等，有一个现象长期困惑着研究者，即其分子在光致激发时具有很强的荧光，但是其自身并没有延迟荧光的迹象；然而，这类发光材料一旦掺杂在合适的主体材料中，却又能表现出显著的延迟荧光现象。这些困扰阻碍了高效率MR-TADF材料乃至荧光发光材料的设计及推广应用。

近日，常州大学材料科学与工程学院朱卫国教授团队与台湾大学周必泰教授及台湾海洋大学光电所洪文谊教授合作，成功揭示了多重共振效应诱导-热激活化延迟荧光材料的发光机制，解决了经典MR-TADF分子长期困扰的问题，研究成果登上国际光电领域排名第一的Nature Photonics 期刊。

作者首先设计了新型MR-TADF材料QPO与QP3O，结合经典的MR-TADF分子DABNA-1与QAO，利用光致激发和电致激发时间解析发光光谱，以及步进式傅立叶变换瞬态吸收光谱，在混合共蒸镀的有机发光层中，发现了主体-客体之间可以相互作用，藉此产生了瞬态电荷转移中间体，这种中间体能为客体荧光分子的单重态及三重态“搭桥”，并提升单重态至三重态的系间窜跃 (intersystem crossing) 及反系间窜越 (reverse intersystem crossing) 的速率，“创造”出了意想不到的延迟荧光，在保证光色纯度不变的同时，达到高效利用暗态（即三重态）激子的目的，如图1所示。

图1. DABNA-1、mCBP、DPEPO薄膜及其掺杂薄膜的泵浦-探测瞬态吸收光谱

作者进一步提出了MR-TADF材料发光机理：主-客体间满足合理的能级分布，形成类似主-客体间激基复合物式的作用机制是促使具有较小ΔE_ST的MR-TADF材料保持发光位移不变并显现TADF的关键。因此，经典的MR-TADF材料DABNA-1 在主体材料mCBP 中能够表现出TADF性能 (如图2)，而在主体材料DPEPO 中却没有TADF性能。这一崭新的机制，未来可以让OLED科研工作者，重新审视一些单重态和三重态的能隙 (ΔE_ST) 小，足以被热激活，但本身却没有延迟荧光性质的高效荧光材料，有望解决并实现OLED高效蓝光材料。

图2. DABNA-1与mCBP的能级分布及相互作用图。

文章的第一作者是常州大学青年教师吴秀刚博士和台湾大学硕士研究生苏柏穅，常州大学材料科学与工程学院为该文章第一通讯单位，朱卫国教授、周必泰教授和洪文谊教授为通讯作者。这是朱卫国教授团队近两年来在发光领域的又一重大突破 (J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 7469-7479; Nat. Commun., 2020, 11, 2145; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 2058-2063.)。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

The role of host–guest interactions in organic emitters employing MR-TADF

Xiugang Wu, Bo-Kang Su, Deng-Gao Chen, Denghui Liu, Chi-Chi Wu, Zhi-Xuan Huang, Ta-Chun Lin, Cheng-Ham Wu, Mengbing Zhu, Elise Y. Li, Wen-Yi Hung, Weiguo Zhu & Pi-Tai Chou 

Nat. Photonics, 2021, 15, 780–786, DOI: 10.1038/s41566-021-00870-3

导师介绍

朱卫国

http://zwg.cczu.edu.cn/ 

https://www.x-mol.com/university/faculty/14268 

周必泰

https://www.ch.ntu.edu.tw/member/faculty/chop/ 

https://www.x-mol.com/university/faculty/40460