硼氮杂芳香化合物中单重态-三重态能隙反转的理论探索及其在OLED发光材料中的突破性应用

本研究针对有机发光二极管（OLED）效率受限于正单重态-三重态能隙（ΔST）的问题，由研究人员通过理论计算设计了一类新型硼氮杂芳香化合物。该团队通过将芳香烃中C–C键替换为对称排列的B–N六元环结构，成功实现了单重态-三重态能隙反转（IST），使T1能级高于S1，无需热激活即可实现反向系间窜越（RISC）。该突破为开发高效长寿命OLED材料提供了新方向。

　　

理论探索表明，亨特多重度规则在传统有机化合物中始终使单重态激发态（S₁）能量高于三重态激发态（T₁），导致正单重态-三重态能隙（Δ_ST），这一特性限制了有机发光二极管（OLED）的效率。为提升内部量子效率，研究聚焦于减小Δ_ST以实现无需热激发的反向系间窜越（RISC）。本研究通过将芳香烃中的碳-碳（C–C）键替换为对称排列的硼-氮（B–N）六元环结构，设计出一系列新型杂芳香化合物。采用从头算（ab initio）计算方法分析其电子特性，证实存在单重态-三重态能隙反转（IST）现象，即T₁能级高于S₁。前沿分子轨道分析进一步支持负Δ_ST值的结论。团队还开发了基础网络结构设计，结果表明该类硼氮基杂芳香化合物具有显著负Δ_ST，为开发高效、长寿命OLED材料开辟了新途径。