有机余辉可以由超长热激活延迟荧光(pTADF)或超长有机室温磷光(OURTP)产生,但pTADF加OURTP型有机余辉的实现具有挑战性,尤其是对于颜色可调的和高温型有机余辉。
近日,贵州大学化学与化工学院赵江等人报道了一种实现上述双模式有机长余辉的可行策略。在环境条件下,得到的薄膜会显示出长达25 s的光激活余辉。余辉由两组发射峰组成,分别在约435和497 nm处,根据与温度变化的光致发光(PL)结果,分别确定它们的pTADF、OURTP发射性质。它们在298 K时的最长寿命分别为2.28 s和 2.47 s,在360 K时的最长寿命也分别能达到0.32 s和0.42 s,从而分别实现了室温和高温条件下的绿色和蓝色有机长余辉。
图1. 具有光激活特性的MRTADF加UORTP双模式颜色可调和高温有机长余辉。图片来源:Adv. Funct. Mater.
实验和理论研究表明,这种光激活余辉是由于紫外线照射消除了薄膜内的O2分子,当足够的三重态被刚性基质PMMA稳定后,其一方面可以直接辐射衰减产生OURTP,另一方面可通过反向系间窜越转化为具有较长寿命的单重态,从而产生pTADF。同时,结合分子前线轨道、RMSD和较窄发射光谱,证实了TADF性质具有多共振(MR)特征,为开发新的MR-TADF框架提供了可能。
图2. (a)-(c)前线分子轨道、自然轨道和电子密度差分布情况。(d) 有机长余辉机理。图片来源:Adv. Funct. Mater.
最后,考虑到该发光体随温度变化的颜色可调余辉和MRTADF特性,作者初步进行了在77至358 K范围内的温度传感和窄谱电致发光(EL)研究。该工作将为开发可调色高温有机余辉和新型MRTADF发光框架提供宝贵线索。
这一成果近期发表在Advanced Functional Materials 上,论文的第一作者为贵州大学大学化学与化工学院2021级硕士研究生徐莉花,华南师范大学硕士研究生魏恒山为共同第一作者。该研究工作得到了中山大学赵娟教授及厦门大学谢国华教授在电致发光器件表征测试方面提供的帮助,以及华南师范大学许炳佳研究员在发光性质研究方面的鼎立帮助。
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Ultralong MRTADF and Room-Temperature Phosphorescence Enabled Color-Tunable and High-Temperature Dual-Mode Organic Afterglow from Indolo[3,2-b]carbazole
Lihua Xu, Hengshan Wei, Guohua Xie, Bingjia Xu, Jiang Zhao
Adv. Funct. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adfm.202402428
研究团队简介
贵州大学化学与化工学院赵江课题组成立于2018年,主要从事有机发光分子的设计合成及其在化学传感、信息安全和电致发光等领域的应用研究,在Adv. Funct. Mater.、Chem. Eng. J.、Chem. Mater.、ACS Appl. Mater Interfaces、Talanta、Inorg. Chem.、Chem. Commun.、J. Mater. Chem. C等期刊上发表了多篇关于聚集诱导发光(AIE)、电致发光(OLEDs)、有机长余辉(organic afterglow)和传感(sensing)等方面的研究论文。
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