用于生物医学应用的典型TADF分子结构DCF-BYT,DCF-MPYM,PXZ-NI,PTZ-NI,Lyso-PXZ-NI,NAI-DMAC,NAI-PTZ,NAI-POZ,NAI-DPAC

上海金畔生物供应用于生物医学应用的典型TADF分子结构DCF-BYT,DCF-MPYM,PXZ-NI,PTZ-NI,Lyso-PXZ-NI,NAI-DMAC,NAI-PTZ,NAI-POZ,NAI-DPAC

作为典型的无金属发光材料,TADF材料可用于不同生物系统中的常规荧光成像;同时,由于长寿命发射特征,TADF材料可用于荧光寿命成像或时间分辨发光成像,大大提高成像的精准性;此外,TADF现象源于RISC过程,该过程对热和氧气都高度敏感,使得TADF材料可用于温度或氧气传感;除此之外,极小ΔEST、高效系间窜越(ISC)及高氧气灵敏度,使TADF分子可作为一种新型无金属光敏剂,实现高效的肿瘤光动力治疗。

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图2. TADF材料在生物医学领域的应用:常规荧光成像、时间分辨成像、生物传感及光动力治疗。

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图3. a) 在有机发光二极管(OLEDs)应用中通过电激发以及 b) 在生物医学应用中通过光激发的TADF过程简化示意图。

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图4. TADF材料用于生物医学应用的分子机制简化图:a) 常规荧光成像;b) 时间分辨发光成像;c) 生物传感;d) 产生单重态氧(1O2)用于光动力治疗。

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图5. 用于生物医学应用的典型TADF分子结构的总结。

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图6. 用于生物医学应用的TADF 纳米材料的设计策略:a) TADF分子直接自组装形成纳米结构;b) 将TADF 分子包封在不同的纳米载体中;c) 对TADF 分子进行修饰后,再通过自组装或反向微乳液法形成纳米颗粒;d) TADF与主体分子形成共聚物,再通过与两亲聚合物表面活性剂共沉淀形成纳米材料。

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

用于生物医学应用的典型TADF分子结构

AI-Cz

AI-Cz-CA

AQCz

AQCzBr2

DCzB

DPTZ-DBTO2

BP-2PXZ

BP-2PTZ

BP-PXZ

BP-PTZ

An-Cz-Ph

An-TPA

TPAAQ

PXZT

M-1

DCF-BYT

DCF-MPYM

NID

BTZ-DMAC

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基于电子给体-受体(D-A)分子结构合成了橙红光发射TADF材料NAI-DMAC和NAI-DPAC的研究,橙红光OLED效率达到29.2%

在橙红光TADF材料研究方面取得了重大进展。该工作基于电子给体-受体(D-A)分子结构,通过结合1,8-萘二酰亚胺(NAI)电子给体单元和不同的芳胺类电子受体单元,9,9二甲基吖啶(DMAC)和9,9-二苯基吖啶(DPAC), 构建了两个目标分子NAI-DMAC和NAI-DPAC。两个化合物均获得了橙红光发射,并且具有高的光致发光量子产率(60%和79%),优异的TADF性能(超过85%的延迟比率)和良好的水平跃迁偶极矩取向性(71%和74%)。基于这两种橙红光TADF材料的OLED获得了目前最高的橙红光TADF器件效率:在581-600 nm发射峰值范围内,其EQE保持在21-29.2%的高水准。值得强调的是,这是目前首例报道的基于橙红光TADF材料的EQE超过20%的OLED,并且29.2%的EQE远超此前已报道的17.5%的纪录,成为目前橙红光TADF器件的最高效率。研究人员对高效率器件的内在机制进行了探索,发现了光学微腔效应对于提升激子利用率和发光量子产率方面的重要贡献。

【图文解读】

图一 NAI-DMAC和NAI-DPAC的分子结构能级结构研究

基于电子给体-受体(D-A)分子结构合成了橙红光发射TADF材料NAI-DMAC和NAI-DPAC的研究,橙红光OLED效率达到29.2%

       a) TADF材料的分子结构式;

  b) 密度泛函理论计算得出的分子前线轨道能级和激发态能级;

  c) 优化基态结构的前线轨道分布(蓝色为HOMO,红色为LUMO);

  d) 单晶结构;


图二 NAI-DMAC和NAI-DPAC的光致发光性能研究。

基于电子给体-受体(D-A)分子结构合成了橙红光发射TADF材料NAI-DMAC和NAI-DPAC的研究,橙红光OLED效率达到29.2%

  a) NAI-DMAC和NAI-DPAC在甲苯溶液中的紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱;

  b) NAI-DMAC和NAI-DPAC在mCPCN掺杂薄膜中的荧光和磷光光谱;

  c) NAI-DMAC和NAI-DPAC在mCPCN掺杂薄膜中的瞬态荧光衰减曲线。



图三 NAI-DMAC和NAI-DPAC的跃迁偶极矩取向性能研究

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  a) NAI-DMAC和c) NAI-DPAC在mCPCN掺杂薄膜中的p偏振光致发光强度相对于发射角度的分布(实心方块),拟和曲线(实线)与理论曲线(虚线,各向同性及完全水平取向);

  b) NAI-DMAC 和d) NAI-DPAC基于含时密度泛函理论计算的跃迁偶极矩取向和大小。


图四 基于NAI-DMAC和NAI-DPAC材料的OLEDs器件性能表征

基于电子给体-受体(D-A)分子结构合成了橙红光发射TADF材料NAI-DMAC和NAI-DPAC的研究,橙红光OLED效率达到29.2%

a) 器件结构,相关材料的能级结构以及分子结构图;

b-d) 基于NAI-DMAC和NAI-DPAC的OLED器件电致发光光谱,电流密度-电压-发光亮度曲线,EQE和功率效率相对于发光亮度曲线;

e)单层发光层薄膜和完整器件的瞬态光致发光衰减曲线。

图五 EQE性能对比

基于电子给体-受体(D-A)分子结构合成了橙红光发射TADF材料NAI-DMAC和NAI-DPAC的研究,橙红光OLED效率达到29.2%

EQE与EL峰值与此前已报道工作的对比。


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)材料的生产研发;供应一系列的(铱Ir、钌Ru、钴、镍Ni、铕Eu、钯Pd、铽Tb)的配合物发光材料

橙红光TADF材料4CzTPN-Ph

红光TADF分子DMAC-PNPXZ-PN PTZ-PN

红光TADF分子FDQPXZ

红光TADF材料POZ-DBPHZ

高效红光TADF材料HAP-3TPA

近红外TADF材料TPA-DCCP

橙红光TADF材料Ac-CNPPx-CNP

红光TADF材料Da-CNBQx

红光TADF材料TPA-PZCN

橙红光TADF材料m-Px2BBP

红光TADF材料NAI-DMACNAI-DPAC

基于电子给体-受体(D-A)分子结构合成了橙红光发射TADF材料NAI-DMAC和NAI-DPAC的研究,橙红光OLED效率达到29.2%