近日，金沙集团1862cc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“Improving Electron Transportation and Operational Lifetime of Full Color Organic Light Emitting Diode Through “Weak hydrogen bonding cage” Structure”的研究成果。高分子学院博士研究生周华艺为第一作者，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。
高效和稳定性是评价有机电致发光器件（OLED）性能优劣的重要指标，而作为OLED结构中关键材料之一的电子传输材料，对OLED效能和稳定性的提高起着非常重要的作用，被认为是严重制约发光材料效能发挥和OLED性能提升的最关键因素之一。然而，由于共轭有机分子的电子结构和聚集态结构有利于空穴传输，电子迁移率通常都很低，使得从两电极注入的电子和空穴传输到发光层中的比例极不匹配，严重损害电致发光效率和器件稳定性。
基于此，该团队设计并合成了两种新型电子传输材料（PICN和PINH），以具有丰富C-H···π相互作用的菲并咪唑为骨架，通过引入不同性质的侧基，有效地调整了两种材料的分子排列方式。单晶结构表明，PICN的多分子间形成了以N原子为圆心，C-H···N为半径的“氢键笼”结构。这种结构是长程有序的，它有效地拉近了多维空间中分子间的距离，使分子间获得了更为紧密的堆积模式，表现出更高的电子迁移率（1.52×10-4cm2/(V·s)）。进一步以PICN作为电子传输层应用到了蓝光FOLED、绿光和红光PhOLEDs全色器件中，实现了7.7%、17.1%和21.9%的最大外量子效率(EQEmax)和1000 cd/cm2亮度下330 h、630 h和630 h的器件寿命（未封装条件下）。更重要的是，该结果优于已商业化使用的经典ETM-TPBi为传输层的器件，尤其是器件高亮度下的寿命，是TPBi基器件的4-20倍，展现出PICN具有巨大的应用潜力。这一成果提出了一种新型的“氢键笼”结构提高电子迁移率的分子设计思想，为实现高效和稳定性OLED提供了新分子结构和可行新策略。
文章链接：https://doi.org/10.1039/D4SC00496E
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。
