本校OLED團(tuán)隊(duì)解密高效率螢光材料發(fā)光機(jī)制

本?；瘜W(xué)系周必泰教授主持的國際研究團(tuán)隊(duì)，與海洋大學(xué)光電所教授洪文誼及常州大學(xué)教授朱衛(wèi)國合作，成功解釋多重共振效應(yīng)誘導(dǎo)–熱激活化延遲螢光材料的發(fā)光機(jī)制，研究成果登上國際光電領(lǐng)域排名第一的《自然光電》（Nature Photonics）期刊。該理論的突破有望推動(dòng)高效螢光發(fā)光材料的蓬勃發(fā)展，對(duì)未來的顯示科技具有重大影響。

多重共振效應(yīng)誘導(dǎo)–熱激活化延遲螢光材料（Multiple Resonance Effect Induced Thermally Activated Delayed Fluorescence, MR-TADF），由於具有近100%放光效率同時(shí)具備高色純度優(yōu)點(diǎn)，近年來比傳統(tǒng)熱激活化延遲螢光材料以及其他金屬錯(cuò)合物磷光材料更是備受青睞。然而，其中一個(gè)現(xiàn)象卻一直困惑著研究者，那就是一些多重共振效應(yīng)誘導(dǎo)–熱激活化延遲螢光材料，其分子在光致激發(fā)時(shí)具有很強(qiáng)的螢光，唯並沒有延遲螢光的跡象；但是這一類發(fā)光材料一旦摻雜在合適的主體材料中，卻又能表現(xiàn)出顯著的延遲螢光現(xiàn)象。延遲螢光在有機(jī)電致發(fā)光（OLED）是重要機(jī)制，它可以經(jīng)由熱激活後捕獲三重態(tài)得到延遲螢光，藉此達(dá)成100% 放光量子效率。MR-TAD隔離分子及藉由主客體的混合，產(chǎn)生完全不同的光物理現(xiàn)象，已經(jīng)困擾國際相關(guān)研究者多年，也因此阻礙相關(guān)OLED 的進(jìn)展。

周必泰教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，首先合成一系列新穎的MR-TADF分子， 再有系統(tǒng)的與經(jīng)典的MR-TADF螢光發(fā)光材料做深入的對(duì)比研究，分別利用光致及電致激發(fā)時(shí)間解析光譜法以及步進(jìn)式掃描傅立葉轉(zhuǎn)換瞬態(tài)吸收光譜法（step-scan Fourier-transform transient absorption spectroscopy），在混合共蒸鍍的有機(jī)發(fā)光層中，發(fā)現(xiàn)主體–客體之間可以相互作用，藉此產(chǎn)生瞬態(tài)電荷轉(zhuǎn)移中間體。這中間體能為客體螢光分子的單重態(tài)及三重態(tài)「搭橋」，提升單重態(tài)至三重態(tài)的系間穿越（intersystem crossing）及反系間穿越（reverse intersystem crossing）的速率，「創(chuàng)造」出延遲螢光。如圖一所示，清楚的闡釋藉由主客體電荷轉(zhuǎn)移中間體的形成，讓分子可以藉此加快系間以及反系間穿越的速率， 達(dá)到熱激活化延遲螢光的產(chǎn)生。

在保證光色純度不變的同時(shí)，達(dá)到高效利用暗態(tài)（即三重態(tài)）激子。這一嶄新的機(jī)制，未來可以讓OLED科研工作者，重新審視一些單重態(tài)和三重態(tài)的能隙小，足以被熱激活，但本身卻沒有延遲螢光性質(zhì)的高效螢光材料，有望解決並實(shí)現(xiàn)OLED高效藍(lán)光材料。周教授實(shí)驗(yàn)室在藍(lán)光以及近紅外光物理以及電致發(fā)光研究迭創(chuàng)新的里程碑，過去四年來已於頂尖期刊Nature Photonics上連續(xù)發(fā)表三篇?jiǎng)?chuàng)始性的論文，成果卓著。周教授於2020年獲科技部學(xué)術(shù)攻頂計(jì)畫補(bǔ)助，在光電領(lǐng)域確實(shí)已達(dá)科技部攻頂?shù)闹笜?biāo)。

研究成果全文：The role of host–guest interactions in organic emitters employing MR-TADF

於2021年9月28日發(fā)表於《自然光電》（Nature Photonics）：https://doi.org/10.1038/s41566-021-00870-3