综述：迈向超窄带长波长多重共振发射器：机理见解与设计原则

《Chemistry – A European Journal》：Toward Ultra-Narrowband Long-Wavelength Multiple-Resonance Emitters: Mechanistic Insights and Design Principles

本综述系统阐述多重共振热激活延迟荧光（MR-TADF）材料在实现超窄带发射方面的突破性进展，深入分析光谱窄化机制与分子设计策略，为开发高色纯度有机发光二极管（OLED）提供关键理论支撑和技术路线。

　　

Abstract

多重共振热激活延迟荧光（MR-TADF）材料是有机电子学领域的突破性进展，能够实现超窄带发射并提升效率与光谱精度。与传统磷光材料和TADF发射体相比，MR-TADF材料凭借多重共振效应固有地实现窄发射谱带，这对高清显示技术至关重要。然而，光谱可调性与发射带宽窄化之间的内在矛盾阻碍了全彩色超窄带发射的实现。突破这些挑战需深入理解光谱窄化机制，并整合能平衡效率、可调性和发射纯度的精密分子设计策略。

Graphical Abstract

由于兼具窄带发射和高效率特性，多重共振热激活延迟荧光材料在有机发光二极管领域具有关键意义。本综述系统阐述了该类发射体的光谱窄化原理，同时探讨了实现全可见光谱范围超窄带发射面临的挑战与未来前景。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。

光谱窄化机制与定量指标

MR-TADF材料的光谱窄化源于其刚性共轭骨架中硼/氮原子的精准掺杂引发的多重共振效应。这种电子结构特性显著抑制分子振动耦合与结构弛豫，从而减少斯托克斯位移和光谱展宽。关键量化指标包括半峰全宽（FWHM）和振子强度（f），高性能MR-TADF材料的FWHM通常可压缩至<30 nm，同时保持高辐射跃迁速率（k_r > 10⁶ s^-1）。值得注意的是，硼氮原子在芳香骨架中的空间排布方式直接决定前线分子轨道（HOMO/LUMO）的分离程度，进而影响电荷转移（CT）特性与局域激发（LE）特性的平衡。

分子设计策略与突破性进展

最新研究通过核修饰、π体系扩展和外围官能团工程三大策略实现光谱调控。核修饰通过改变硼/氮掺杂位点调节发射波长，例如苯并[f]异吲哚衍生物可实现长波长发射；π体系扩展采用稠环结构（如萘、蒽）红移发射同时维持窄谱带；外围取代基则通过空间位阻效应抑制非辐射衰减。突破性进展包括：开发出FWHM为14 nm的蓝光材料B/N-3（CIE_y ≈ 0.06），以及通过氘代策略将激子利用率提升至近100%的绿光材料D₂-BN2。

全可见光谱覆盖的挑战

实现红/绿/蓝三基色超窄带发射仍面临固有挑战：长波长区域分子振动增强导致光谱展宽，而短波长区域能隙增大引起效率下降。解决方案包括：①构建扭曲给体-受体（D-A）结构增强红移效应；②采用重原子效应促进系间窜越（ISC）；③设计双共振核结构平衡色坐标与效率。特别在红光区域，当前材料普遍面临效率滚降（roll-off）和色纯度不足的双重困境，需开发新型硼氮杂多环芳烃体系。

OLED性能与临床应用前景

基于MR-TADF的OLED器件已实现35%的外量子效率（EQE）和<0.1的CIE_x/CIE_y色坐标偏差，满足Rec.2020标准的高色域要求。在健康医学领域，该类材料的高光谱精度特性可用于构建便携式生物传感器和医疗诊断设备，例如通过特定波长激发实现血红蛋白无损检测。此外，窄带发射光源在光疗设备和细胞成像技术中具有潜在应用价值。

未来发展方向

未来研究需聚焦于：①开发理论模型精准预测MR骨架的光电特性；②探索新型杂原子（氧/硫/磷）掺杂体系；③构建多核共振系统实现宽谱带调控；④推进溶液加工工艺以降低量产成本。通过跨学科合作将材料科学、光子学与临床医学相结合，最终实现超窄带发射材料在高端显示和生物医学领域的产业化应用。