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Intermolecular Charge-Transfer-Induced Strong Optical Emission from Herringbone H-Aggregates
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-06-14 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01734 Qi Sun 1 , Jiajun Ren 1 , Tong Jiang 1 , Qian Peng 2 , Qi Ou 1 , Zhigang Shuai 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2021-06-14 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01734 Qi Sun 1 , Jiajun Ren 1 , Tong Jiang 1 , Qian Peng 2 , Qi Ou 1 , Zhigang Shuai 1
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Luminescence in molecular aggregates can be quenched either by intermolecular charge transfer or by forming a dipole-forbidden lower Frenkel exciton in H-aggregate. Taking intermolecular charge transfer and excitonic coupling into a three-state model through localized diabatization, we demonstrate that the low-lying intermolecular charge-transfer state could couple with the upper bright Frenkel exciton to form dipole-allowed S1 that lies below the dark state, which accounts for the recent experimentally discovered strong luminescence in organic light-emitting transistors (OLETs) system with DPA and dNaAnt herringbone aggregates. The condition of forming such bright state is that the electron and hole transfer integrals, te and th, are of the same sign, and should be notably larger than the excitonic coupling (J), that is , te × th > 2J2. This theoretical finding not only rationalizes recent experiments but unravels an exciting scenario where strong luminescence and high charge mobilities become compatible, which is a preferable condition for both OLETs and electrically pumped lasing.
中文翻译：
人字形H-聚集体的分子间电荷转移诱导强光发射
分子聚集体中的发光可以通过分子间电荷转移或通过在 H 聚集体中形成偶极子禁止的下弗伦克尔激子来淬灭。通过局部绝热将分子间电荷转移和激子耦合纳入三态模型，我们证明了低层分子间电荷转移态可以与上部明亮的弗伦克尔激子耦合形成位于暗态以下的偶极子允许 S 1，这解释了最近在具有 DPA 和 dNaAnt 人字形聚集体的有机发光晶体管 (OLET) 系统中实验发现的强发光。形成这种亮态的条件是电子和空穴转移积分t e和t h, 具有相同的符号，并且应该明显大于激子耦合 ( J )，即t e × t h > 2 J 2。这一理论发现不仅使最近的实验合理化，而且揭示了一个令人兴奋的场景，其中强发光和高电荷迁移率变得兼容，这是 OLET 和电泵激光的优选条件。
更新日期：2021-06-23
中文翻译：
人字形H-聚集体的分子间电荷转移诱导强光发射
分子聚集体中的发光可以通过分子间电荷转移或通过在 H 聚集体中形成偶极子禁止的下弗伦克尔激子来淬灭。通过局部绝热将分子间电荷转移和激子耦合纳入三态模型，我们证明了低层分子间电荷转移态可以与上部明亮的弗伦克尔激子耦合形成位于暗态以下的偶极子允许 S 1，这解释了最近在具有 DPA 和 dNaAnt 人字形聚集体的有机发光晶体管 (OLET) 系统中实验发现的强发光。形成这种亮态的条件是电子和空穴转移积分t e和t h, 具有相同的符号，并且应该明显大于激子耦合 ( J )，即t e × t h > 2 J 2。这一理论发现不仅使最近的实验合理化，而且揭示了一个令人兴奋的场景，其中强发光和高电荷迁移率变得兼容，这是 OLET 和电泵激光的优选条件。
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