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综述:近紫外发射体分子设计的最新进展及其在高效有机发光二极管中的应用
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 12.8
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(编辑推荐)本综述系统阐述了纯有机近紫外(NUV,λem < 420?nm)发射体的分子设计策略,聚焦其在OLED(有机发光二极管)、光疗及光刻等领域的应用。作者深入解析了共轭长度、给受体(D-A)相互作用与光物理性能的平衡机制,填补了该领域综述空白,为开发高效NUV材料提供关键理论指导。
Principles and challenges in design of organic NUV emitters
近紫外(NUV,300-400?nm)辐射在半导体光刻、生物医学(如维生素D合成)等领域具有不可替代性。然而,有机NUV发射体的开发面临严格限制:需同时控制共轭长度(通常≤3个芳环)、抑制给受体(D-A)强相互作用以避免红移,并维持高光致发光量子产率(PLQY>80%)。极端紫外(EUV,10-140?nm)的高能特性虽适用于光刻,但有机材料的稳定性成为瓶颈。
Classification of organic emitters
NUV发射体可分为三类:传统荧光(FL)、磷光材料及热激活延迟荧光(TADF)材料。其中,TADF材料通过反向系间窜越(RISC)实现100%激子利用率,但ΔEST
(单重态-三重态能隙)需<0.1?eV的设计难度极高。多共振(MR)型材料如硼氮稠环体系,因局域激发态特性可同时实现窄谱带(FWHM<30?nm)和高色纯度(CIEy
<0.05)。
Phenanthroimidazole-based NUV emitters
菲并咪唑(PI)衍生物凭借刚性平面结构成为明星骨架。例如,Ma团队开发的PI-Cz在薄膜中发射峰402?nm,PLQY达92%,其OLED器件外量子效率(EQE)突破8.2%。关键设计在于N-芳基取代位点的空间位阻效应,可有效抑制π-π堆积导致的浓度猝灭。
Multi-resonance type NUV emitters
吲哚[3,2,1-jk]咔唑(ICz)通过氮中心三叉共轭结构实现独特的多共振效应。Lee团队报道的ICz-DPSO在甲苯中发射398?nm,ΔEST
仅0.03?eV,其OLED的CIE坐标(0.16, 0.02)接近NTSC标准。
D-A type TADF NUV emitters
二苯砜(DPS)基TADF材料展现特殊潜力。Adachi团队设计的DPS-咔唑衍生物1
在402?nm处发射,器件EQE达12.3%。理论计算揭示其HOMO-LUMO轨道空间分离度>90%,是弱电荷转移(ICT)特性的理想范例。
Summary and outlook
当前NUV材料最大挑战在于平衡性能参数:① 短波长(<420?nm)与高PLQY的矛盾;② 载流子迁移率需>10-4
?cm2
V-1
s-1
;③ 热分解温度(Td
)应>400°C。未来方向包括开发新型MR-TADF杂化体系,以及探索NUV激基复合物在光动力疗法(PDT)中的应用潜力。
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