B,N共掺杂石墨烯纳米带实现S1/T1近简并态与高振荡强度的计算设计

来自国际团队的研究人员通过计算化学方法设计了B,N共取代石墨烯纳米带，系统研究了其S1/T1能隙近简并特性与振荡强度（f）的尺寸依赖性。研究发现随着纳米带长度增加，S0→S1跃迁振荡强度单调提升，同时维持S1-T1能隙极小化特性，部分结构甚至呈现负能隙。该工作为开发高性能有机光电子材料提供了新策略。

　　

通过波函数电子结构计算方法，研究人员系统研究了B,N取代石墨烯纳米带（B,N-graphene ribbons）的光物理特性。所有结构均表现出极小的单重态第一激发态（S₁）与三重态第一激发态（T₁）能隙。随着纳米带主轴方向环数增加，S₀→S₁跃迁的振荡强度（oscillator strength）呈现单调上升趋势。部分中等长度（5-10个环）结构在保持显著振荡强度的同时，甚至出现负值的单重态-三重态能隙（ΔE_S-T）。计算发射能量表明该类纳米带具有高刚性特征，预示着窄吸收/发射谱带以及低非辐射猝灭速率，为设计高性能有机发光材料提供了理论依据。