具有AIE性质的TADF材料 | 上海金畔生物

有机发光二极管(OLED)因其色彩鲜艳、轻薄便携而在显示、照明等领域具有良好的应用前景。有机发光材料作为OLED的核心组成部分,吸引了众多研究者的目光。因此具有聚集诱导发光(AIE)和热活化延迟荧光(TADF)的纯有机材料成为了研究热点。

其中AIE材料主要通过在聚集状态下抑制非辐射进程来提高效率,TADF材料通过三重态激子到单重态激子的反系间窜越来提高激子利用率,从而提升效率。通过基于量子力学和分子力学的计算模拟,可以更深入地了解这两种发光现象,合理指导实验分子的合成。

通过使用密度泛函理论和含时密度泛函理论计算了一系列AIE和TADF分子的基态和激发态的几何和电子结构以及影响激发态非辐射速率的参数等,对一些典型基团及一些给受体组合形式在发光效率方面的影响进行了机理上的深入分析论证,并从结构-性能关系出发进行了分子设计。

我们用量子化学计算结合分子动力学模拟的方法研究了同时具有AIE和TADF特性的邻碳硼烷衍生物1和2,分析了它们具有TADF的原因,还以分子1为例通过模拟不同状态下的聚集过程探究了其AIE现象,详细比较了晶体中、水中和薄膜中聚集的分子与孤立分子的光物理性质。

结果表明,分别占据在给体和受体上的HOMO和LUMO轨道重叠极少,导致了有利于TADF特征的小的单三态能隙。

对于AIE现象,所有聚集状态下分子S1态与S0态间给受体上的结构弛豫与孤立分子相比都极小,能够明显减少能量耗散并增强发光效率。

此外,对于孤立分子,我们推测邻碳硼烷基团会有助于给体和受体单元的自由旋转,可能对其AIE有帮助。基于1和2,我们用含有更低LUMO能级的吸电子基团替换原有受体单元的方法设计了3-6,以获得红光发射的此类材料。计算结果支持了我们的设计思路,3-6不仅为红光发射,而且也具有TADF和薄膜中的AIE性质。

上海金畔生物科技有限公司提供金属配合物，热激活延迟荧光(TADF)材料，聚集诱导延迟荧光（AIDF）材料，聚集诱导发光AIE材料的定制合成

蓝光TADF分子DCzIPN

蓝光TADF分子CzoB

2CbPNl

TADF分子DABNA-1和DABNA-2

蓝光TADF分子u-DABNA

绿光材料t4CzIPN

TADF材料3DPA3CN

黄绿光TADF材料spiro-CN

绿色TADF发射极ACRFLCN

33TCzPN、34TCzPN和44TCzPN

TADF材料oPTC和mPTC

TADF材料(BT、BT2、BOX、cis-BOX2和trhais-BOX2 )

DCB-BP-PXZ，CBP-BP-PXZ， mCP-BP-PXZ 和mCBP-BP-PXZ

基于双硼的绿光分子CzDBA和tCzDBA

橙红光TADF材料4CzTPN-Ph