中国科学院化学研究所陈传峰、李猛等：给体调控的轴手性TADF对映体实现多色圆偏振电致发光

具有圆偏振发光性质的手性热活化延迟荧光（CP-TADF）分子作为一类兼具手性和TADF性质的新型手性发光材料，在加密防伪、手性传感和高清显示等领域具有重要的应用前景，近年来引起人们广泛关注。目前，CP-TADF分子的设计策略主要是手性基团诱导发光团产生CPL性质的手性扰动策略，手性基团和发光团之间的距离影响了CPL性质的产生与传递。与之相比，基于手性骨架发光策略的CP-TADF分子因其融合了手性基元和发光团，该类分子的手性特征可以有效贯穿整个辐射跃迁过程，使其可以表现出更强的圆偏振发光性质。因此，开发具有手性骨架发光的CP-TADF分子对改善CPL性质和提高器件效率至关重要。

轴手性骨架发光分子在设计CP-TADF材料方面具有明显优势，作者利用分子工程策略在轴手性发光骨架的咔唑基团上引入不同给电子能力的取代基，设计合成了三对兼具TADF和CPL性质的轴手性CP-TADF分子，(R/S)-TPCBD、(R/S)-DPCBD和(R/S)-DPACBD。随着取代基给电子能力的增加，所得轴手性CP-TADF分子的发射波长由蓝色逐渐红移到橙色，单重态-三重态能隙（ΔE_ST）从0.30 eV逐渐降低至0.02 eV，反向系间窜越速率（k_RISC）也逐渐提高，其中(R/S)-DPACBD的k_RISC达到了7.16 × 10⁵ s⁻¹。

图1.分子结构及光学性能

随后，作者利用所得轴手性TADF分子制备了蓝色、绿色和橙色等多色OLED器件，其最大外量子效率（EQE_max）分别为13.0%、16.4%和25.0%。值得注意的是，基于(R/S)-TPCBD、(R/S)-DPCBD和(R/S)-DPACD的CP-OLED器件显示出明显的圆偏振电致发光（CPEL）信号，其g_EL值分别为3.4×10⁻³/−4.1×10⁻³、3.2×10⁻³/−3.1×10⁻³和2.3×10⁻³/−2.1×10⁻³。本文中给体调控的分子设计策略有利于方便地实现基于具有相同手性骨架的多色CP-TADF材料的创制及高效CP-OLED器件的制备。

图2.(a)器件的EL光谱。(b)器件的EQE-亮度特性曲线。(c)(R/S)-DPACBD器件的CPEL光谱

相关成果近期在线发表于Science China Chemistry，论文的第一作者为博士研究生郭晨浩，通讯作者为山西大学冯丽恒教授、中国科学院化学研究所陈传峰研究员和李猛研究员。详细内容见Chen-Hao Guo, Wen-Long Zhao, Ke-Ke Tan, Wei-Chen Guo, Liheng Feng*, Chuan-Feng Chen* & Meng Li*. Axial enantiomers with donor-regulated TADF feature for multicolor circularly polarized electroluminescence. Sci. China Chem. 2024, 67, 2039-2045.

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