调控多环杂芳烃发射体单重态-三重态能隙(ΔES1T1)的分子设计策略

在多环杂芳烃(PHA)发射体中，单重态-三重态能隙(ΔES1T1)的调控机制尚不明确。研究人员通过建立ΔES1T1=2KHL+ΔELUMO-LUMO+1的定量关系，系统分析了100种PHA材料，提出协同调控最高占据分子轨道(HOMO)与最低未占据分子轨道(LUMO)交换能(KHL)及LUMO能级差的分子设计策略，为开发高效多共振热激活延迟荧光(MR-TADF)材料提供理论指导。

　　

在多环杂芳烃(Polycyclic Heteroaromatic，PHA)发光材料这个明星家族中，科学家们一直对如何调控单重态与三重态之间的能量差(ΔE_S1T1)这个关键参数充满好奇。这项研究像解开分子密码一样，发现了ΔE_S1T1与两个有趣的量子特征密切相关：其一是最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)这对"量子舞伴"的交换能(2K_HL)，其二是LUMO和它"楼上邻居"LUMO+1之间的能级差(ΔE_LUMO-LUMO+1)。

研究团队像分子侦探一般，对100个已报道的PHA发光体进行系统"体检"，验证了这个简洁而强大的关系式。这个发现让材料设计师们获得了调控ΔE_S1T1的"分子旋钮"——通过巧妙调节K_HL和ΔE_LUMO-LUMO+1这对黄金组合，就像调音师精准调整乐器的音高。团队还合成了概念验证分子，这些"分子模特"完美展示了理论预测的正确性。

这项研究不仅为开发新一代多共振热激活延迟荧光(Multiresonance Thermally Activated Delayed Fluorescence，MR-TADF)材料提供了设计蓝图，更让科学家们离实现超高分辨率OLED显示的梦想又近了一步。想象一下，未来显示屏上的每个像素都可能因为这些精妙设计的分子而焕发出更鲜艳、更持久的色彩！