深圳大学杨楚罗教授、李凯副教授Angew：金•••氢键次级作用提升金(I)配合物稳定性，取得OLED寿命突破

近几十年来，由于金(I)配合物具有丰富的光物理和光化学性质，金配位化学在均相催化、药物化学和材料科学等多个领域收到了广泛的关注。金(I)配合物具有仅次于铱、铂等贵金属的自旋轨道耦合（SOC）常数，通常以三重激发态磷光发射为主。尤其是，金(I)的d¹⁰满壳层电子结构可以规避dd激发态引起的激发态淬灭，具有获得高发光效率的内在优势。然而，与钌(II)、铱(III)、铂(II)、金(III)等配合物相比，单核磷光金(I)配合物在有机发光二极管（OLED）和均相光催化等领域的应用依然较少。其中原因之一是八面体d⁶金属配合物和正方形平面d⁸金属配合物以多齿配体进行配位，本身具有较强的螯合效应可以提高配合物分子的稳定性（Figure 1）。相比之下，金(I)配合物的线性二配位几何结构和单齿配体的特点使金(I)配合物更易于解离。

Figure 1. (a) Comparison of coordination geometries of conventional octahedral d⁶, planar d⁸ and linear d¹⁰ complexes with only primary σ-interaction. (b) Design of “pincer” type Au(I) complexes with secondary Au•••ligand interactions. (c) Chemical structures of IPzIDCz, ImIDCz, IPzTPA and IPztCz.

热活化延迟荧光（TADF）的出现促进了线型二配位金(I)配合物的发展，配体到配体电荷转移（LLCT）机制可以有效规避Renner-Teller畸变实现高效OLED发光。然而，由于线型金(I)配合物本身易解离的缺点，导致OLED器件高效率和低滚降以及长使用寿命难以兼容，线型金(I)配合物的稳定性仍有待提高。

Figure 2. (a) Perspective view of crystal structure of IPzIDCz with aryl substituents on the carbene ligand omitted for clarity. (b) Perspective view of crystal structure of IPzTPA. (c, d) Buried Volume (%V_bur) of IPzIDCz and IPzTPA. (e) Partial NMR spectra of IPzIDCz and tDIDCz. (f) QTAIM analysis of IPzIDCz. (g) RDG isosurface of IPzIDCz.

针对上述挑战，深圳大学杨楚罗教授和李凯副教授团队设计合成了一种新型的“螯型”金(I)配合物，除了金和碳之间的共价σ键之外，利用次级金属-配体相互作用（金•••氢键）提高Au(I)配合物的稳定性（Figure 2），实现了Au(I)配合物高性能、低滚降以及长使用寿命的OLED，解决了Au(I)配合物OLED稳定性差的难题。该团队通过单晶衍射分析、NMR和理论计算证明了金•••氢键的存在，并且通过对比实验证实了金•••氢键对金(I)配合物光、热稳定性的的显著提升作用。他们采用传统掺杂工艺基于这类材料制备了蒸镀型OLED器件（Figure 3），其最高外量子效率高达到23.9%，10000 cd m^-2下外量子效率为23.1%，滚降低于4%。且100 cd m^-2下器件寿命LT₅₀长达77115小时，不亚于四齿配体金(III)配合物的使用寿命，展现了金属配合物TADF材料的商业应用前景。

Figure 3. (a) EL spectra and (b) EQE versus luminance curves of the devices with 1 wt% of IPzIDCz.

本论文发表于Angew. Chem. Int. Ed.，深圳大学为唯一完成单位，深圳大学材料学院特聘教授杨楚罗和李凯副教授为共同通讯作者。深圳大学材料学院硕士研究生冯兴玉和博士后杨建功为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省科技厅基础与应用基础研究基金和高层次人才计划、深圳市孔雀团队，深圳市高层次人才项目等科技计划的支持。

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Au•••H–C Interactions-supported Robust TADF Gold(I) Complex for OLEDs with Extremely Small Efficiency Roll-off and Good Stability

Xingyu Feng, Jian-Gong Yang, Jingsheng Miao, Cheng Zhong, Xiaojun Yin, Nengquan Li, Chao Wu, Qizheng Zhang, Yong Chen, Kai Li, and Chuluo Yang

Angew. Chem. Int. Ed., 2022, 61, e202209451. DOI: 10.1002/anie.202209451