新型垂直型杂化态蓝色电致发光材料的激发态构筑与应用

The next-generation pure organic electro-fluorescent materials could realize a complete utilization of electro-exciton, which could be satisfied replacement of phosphorescent materials, benefiting from their irreplaceable advantages comparing to the phosphorescent materials. Among them, hybrid locally-emissive and charge-transfer (HLCT) material system is especially worth to be developed, due to its features such as non-delay, avilable for non-doped device fabrication and most importantly, fitting for designing of demanding pure blue-emissive materials by rational excited state regulation, which is respected to break the international patent monopoly on electroluminenscence materials. In this proposal, basing on the principle of efficient electro-triplet-exciton utilization, we raised a new idea for designing highly efficient HLCT blue-emissive material, that is, orthogonal HLCT state with large intersystem coupling that only consisted of light atoms such as C, H and N. By systematically work including synthesis, characterization and device fabrication, we hope to finally achieve the goal of obtaining highly efficient electro-blue-emissive materials, as well as grasping further understanding on the structure-property relationship of HLCT material system for expanding the applications of them.

新一代可实现完全电生激子利用的纯有机电致荧光材料基于诸多优势，是磷光材料的良好替代品。其中，杂化局域-电荷转移激发态材料具有无延迟、可不掺杂、激发态可理性调控的优势，尤其适合设计需求重大的纯色蓝光材料，打破外国对发光材料的知识产权封锁。本申请从电生三线激发态利用的基本原理出发，提出杂化态蓝光材料设计的新思路——具备大旋轨耦合结构，仅含轻原子的的垂直型杂化态，通过对相关材料体系的自旋轨道耦合、重组能以及单线态-三线态关系模型的建立，在优选具有良好色纯度及电致发光性能的蓝光材料的同时，进一步认识杂化态体系更深层次的结构-性能关系，为杂化态材料体系的应用拓展提供思路。

明确高效率蓝光材料设计原理对电致发光产业的发展具有重要意义。本项目以垂直型HLCT态分子以及激发态设计为载体，理论结合实验设计并合成一系列不同体系小分子蓝色电致发光材料，重点研究影响电生三线态利用的决定因素与HLCT态的形成方式（包括激发态结构、态成分等）之间的关系，进而获得杂化态材料体系相对以往研究更明确、更深入的激发态利用机制，同时获得光色纯，高效率的蓝光电致发光新材料。.在本项目支持下，发表SCI论文十余篇，申请专利一项，并顺利达成项目预计的蓝光材料性能指标。其中重要结果与关键数据如下：.结果（1）实现一种多功能蓝色发光杂化态材料。基于项目前期研究产生的给受体型弱杂化状态功能材料的分子结构设计思路，我们利用二氰基取代的1,3,4-三氮唑为受体核心，设计并合成了一种典型给受体结构的蓝色发光杂化态材料，拟利用其实现检测效果。该材料的电致发光效率约3%，但可以实现良好的神经毒剂类似物刺激响应效果，最好响应检测限0.69ppb，处于领先地位。相关工作发表在Dyes and Pigments 杂志上.进一步，改变给受体结构为“大共轭结合CT微扰”状态，成功实现更高效率的电致蓝色荧光与神经毒剂检测效果。.结果（2）实现高效率深蓝色非延迟电致发光。以本项目的结构诱导自旋轨道耦合变化研究目标为指导，我们设计了一系列基于菲并咪唑基团的新型给受体垂直型杂化态蓝光材料。这些材料均具有良好的热稳定性，其中深蓝光材料SAF发射峰位在436nm，实现高达11.5%的非掺杂电致荧光效率。这些工作一部分已发表在Dyes and Pigments 杂志上，另一部分已投递至化工类一区杂志chemical engineering journal，目前正进行修改。.结果（3）实现高效率蓝色非延迟电致荧光。我们将菲并咪唑改为给体基团，连接经典受体恶二唑，获得新材料PPIPO及PPIPOCN。这两种结构优化的材料仍为杂化态非延迟荧光发射，PPIPO电致发光效率外效率达到12%，电流效率接近20 cd/A,这一结果远远超过本项目提出的12cd/A研究目标，相关工作已被 Materials Today Chemistry杂志接收。