近日，青科大高分子学院薛善锋教授团队在英国皇家化学会旗舰期刊《Chemical Science》上（自然指数期刊，中科院JCR/TOP一区）发表了题为“Efficient near-infrared emission benefits from slowing down the internal conversion process”的研究成果。高分子学院硕士研究生谢明亮为第一作者，薛善锋教授为通讯作者，金沙集团1862cc为第一完成单位和通讯单位。

高效深红/近红外材料是影响有机发光二极管（OLED）全色显示与白光照明发展的关键材料之一。而由于受“能隙”定律的影响，发光能隙越窄非辐射跃迁越强，导致高荧光量子产率（PLQY）与深红/近红外发射不可兼，严重制约着OLED显示领域的商业发展。因此，如何抑制深红/近红外材料的非辐射跃迁，是实现高发光效率和高性能OLED器件的关键科学问题。

团队成员围绕这一关键问题，在高荧光量子效率的纯有机深红/近红外材料和OLED器件方面取得新进展。团队成员首次提出了抑制第一单线态激发态（S₁）到基态（S₀）的内转换（IC）过程提高深红/近红外材料荧光量子效率的思想，通过设计合成具有不同刚性程度的D-A-D型有机深红/近红外分子（TPANZ3PI和TPANZPyPI），系统地研究了分子结构特点对有机深红/近红外分子的光物理性质、热性质、电性质及非掺杂OLED器件性能等方面的影响。研究发现：具有相对更大刚性的TPANZPyPI分子可以实现更高的PLQY和更高的激子利用率及OLED器件性能。制备的非掺杂OLED器件的电致发光峰位分别为676和684nm，属于深红光/近红外发射范围。其中，基于TPANZPyPI制备的掺杂和非掺杂OLED器件外量子效率分别达到了6.9%@666 nm和4.6%@684 nm，是目前外量子效率最高的纯有机深红/近红外发射的热激子OLED器件性能之一。这项工作，从理论和实验相结合的角度证明了增加分子刚性除了能抑制S₁到S₀的内转换过程，实现高PLQY之外，还能抑制三线态激发态之间的内转换过程，从而实现高效电致发光。这种设计方法将为未来实现高效深红/近红外有机荧光材料体系的发展提供新的设计思路，同时也展示出其在OLED应用领域的巨大价值。

文章链接：https://doi.org/10.1039/D4SC00841C

本工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者人才工程、山东省高等学校青创人才引育计划团队建设项目、山东省自然科学基金、吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室开放课题和金沙集团1862cc研究生自主科研创新项目的资助。