螺旋烯表现出作为圆偏振发光 (CPL) 活性分子的巨大潜力。然而，它们在圆偏振有机发光二极管 (CP OLED) 中的应用通常受到集成高色纯度和高效三重态捕获能力的挑战的阻碍，特别是在蓝色光谱区域。同时大多数MR-TADF分子依赖于杂 [4] 螺旋烯基序，该基序仅表现出弱螺旋性质和非常低的外消旋屏障，导致其CPL研究的显著滞后。目前将稳定的螺旋手性整合到MR框架中的策略通常涉及对核心共振骨架的修改，以增加整个分子实体的螺旋曲率。然而，这些策略通常会导致结构弛豫增加，在许多情况下，相关的电子效应会引发发射光谱的显著红移。此外，扩展的π-共轭经常恶化前沿分子轨道 (FMO) 分布，并扩大单线态-三线态间隙（ΔEST），可能导致TADF特性的不可预测的损失，使其不适合制造高效CP OLED。因此，已报道的基于螺旋烯结构的手性MR-TADF材料通常表现出低于标准的颜色纯度，半峰宽（FWHM）超过35nm，并且在蓝色区域中的例子极为罕见。
图1：分子设计思路与合成方法
在本研究中，我们成功地设计了第一个基于杂螺旋烯构建的深蓝手性MR-TADF发光分子。衍生的发光分子，表示为DB-O和DB-S，是通过深蓝色MR-TADF基序 (DB) 的螺旋延伸产生的，该基序具有非键合的B和N原子，而不引起明显的结构变形或FMO交替。结果，它们保留了母体的深蓝色窄带发射；同时，显示出更好的光物理性质。至关重要的是，扩展的螺旋结构赋予这些π-扩展的螺旋烯增加了外消旋的能垒，以及在溶液和膜状态下令人满意的CPL性能。此外，由于结构更加加劲，与核心骨架相比，它提供了更窄的FWHM和更高的ΦPL；因此，重组能量减少，这清楚地表明了螺旋延伸策略的附加值。与此相一致，利用这些手性发射器的CP OLED投射深蓝色发射，FWHM小至24 nm，国际照明委员会 (CIE) 坐标符合广播服务电视2020 (BT.2020) 蓝色标准。除了不同的CPL信号外，这些器件在深蓝色区域表现出高达29.3%的外量子效率 (EQE) ，并在高亮度下降低了效率。这些值得称赞的电致发光 (EL) 特性强调了π-延伸的杂螺旋烯作为下一代高清晰度显示器的有前途的手性光学材料的潜力。
图2：电致发光器件性能
相关论文发表于ADVANCED MATERIALS，文章第一作者为深圳大学叶泽源博士，通讯作者为深圳大学杨楚罗教授和曹啸松副教授。
论文信息：
论文标题：Deep-Blue Narrowband Hetero[6]helicenes Showing Circularly Polarized Thermally Activated Delayed Fluorescence Toward High-Performance OLEDs
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202308314
