近日,中科院化学所陈传峰研究员,李猛副研究员(第九批会员)团队在高效TADF材料构建方面取得重要进展。 热激活延迟荧光(TADF)材料作为一种兼具传统荧光材料低成本和重金属磷光材料高效率优势的纯有机分子,近年来在电致发光、光催化、有机激光、生物成像和传感等领域得到了广泛的应用。TADF材料的设计策略主要是在电子给体-受体(D-A)结构中实现分子的HOMO和LUMO能级在空间上的分离来减小单线态-三线态能级差(EST),从而促进三线态激子的反系间窜跃进行延迟发光。与分子内的D-A型TADF材料相比,分子间的D-A型TADF材料可以避免给体和受体的化学键连,直接利用物理混合即可实现极小的ΔEST,极大地简化了TADF材料的合成难度。但是,分子间的D-A型TADF材料由于电子给-受体之间距离相对较远,分子间相互作用较弱,这类这类TADF材料普遍存在量子产率(PLQY)低的问题。因此,开发一种简单的方法来制备兼具小ΔEST和高PLQY的分子间TADF材料具有重要的理论与实际意义。 前期研究中,陈传峰研究员和李猛副研究员团队在手性TADF材料与器件领域已获得一系列进展(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 23619; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20728; Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2106418; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59(9), 3500; Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2889)。最近,该团队发展了一种新颖的超分子策略来制备TADF材料。该团队合成了一类新型富电子大环芳烃——杯[3]二氢吖啶(C[3]A),并将其作为电子给体,通过主客体包结作用制备了高效发光的TADF材料。 研究发现,以廉价易得的9,10-二氢-9,9-二甲基吖啶为原料,通过“一锅煮”方法以90%的高产率得到C[3]A。当以邻二氰基苯(DCB)作为客体,C[3]A可与DCB形成具有TADF性质的主-客体共晶络合物(DCB@C[3]A)。研究表明DCB@C[3]A不仅具有小的ΔEST(0.014 eV),而且具有高的PLQY(70%),这也是目前分子间D-A型TADF材料PLQY值的最高纪录。该研究工作不仅丰富了大环芳烃主体分子的种类,为超分子化学研究提供了新的物质基础,而且为超分子TADF材料的设计和构建提供了全新的视角与研究思路。 上述研究成果于近期以“A Calix[3]acridan-Based Host−Guest Cocrystal Exhibiting Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上(2022, 61, e202117872)。中科院化学所博士研究生周和烨为本文的第一作者,中科院化学所李猛副研究员和陈传峰研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中科院青年创新促进会等项目的支持。 文章链接:https://doi.org/10.1002/anie.202117872 
D-A型TADF材料的设计策略
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