基于AIE与HLCT协同效应的无掺杂OLED高性能橙光材料设计与实现

为解决传统荧光材料激子利用率(EUE)受限于25%及聚集导致淬灭(ACQ)问题，研究人员通过融合聚集诱导发光(AIE)与杂化局域-电荷转移(HLCT)特性，开发出新型橙光材料4Ph-TPA-BTD与3Ph-TPA-BTD。该材料在纯膜中实现70.0%的高光致发光量子产率(PLQY)，其无掺杂OLED器件达到35.71%的EUE和5.00%的外量子效率(EQE)，为长波长非掺杂OLED提供了创新解决方案。

　　

在显示技术领域，有机发光二极管(OLED)凭借柔性、广视角等优势已占据全球半壁市场，但传统荧光材料仅能利用25%的单重态激子，而磷光材料又受制于贵金属成本。更棘手的是，多数有机发光材料在聚集态会发生ACQ效应，导致固态发光效率骤降。面对这一双重挑战，大连理工大学的研究团队独辟蹊径，将具有"分子聚集发光越强"特性的AIE基元与能突破激子统计极限的HLCT机制相结合，设计出两种新型橙光材料，相关成果发表于《Dyes and Pigments》。

研究团队采用Suzuki偶联法构建分子骨架，通过瞬态荧光光谱分析hRISC过程，结合密度泛函理论计算揭示激发态能级排布。利用积分球系统测定薄膜PLQY，并制备多层OLED器件评估电致发光性能。

合成与电化学
通过分步Suzuki偶联反应，以44-76%收率获得含三苯胺(TPA)给体、苯并噻二唑(BTD)受体及四苯乙烯(TPE)/三苯乙烯(TriPE)AIE基元的两种化合物。电化学测试显示其具有适宜的HOMO/LUMO能级。

结论
研究发现TPE/TriPE不仅通过限制分子内运动(RIM)增强固态发光，还意外参与T₂态形成——这正是hRISC过程的起始态。4Ph-TPA-BTD纯膜PLQY达70.0%，辐射跃迁速率超过10⁸ s^-1，其非掺杂OLED实现35.71%的EUE，创下BTD类AIE-HLCT材料的效率纪录。

该研究首次证实AIE基元可协同优化HLCT材料的激子利用与固态发光，为长波长OLED提供了"无需掺杂、无需贵金属"的高效解决方案。通过精准调控T₂态能级，开辟了利用高能级三重态的新途径，对发展低成本、高稳定性OLED显示技术具有重要指导意义。