热活化延迟荧光（TADF）材料由于具有成本低、可实现100%内量子效率等优点，被认为是继磷光材料后的新一代有机发光材料，目前已经成为有机光电材料领域新的研究重点。传统的TADF材料通常采取高度扭曲的给体-受体（D-A）结构，这会增加激发态结构弛豫，导致发射光谱半峰宽（FWHM）较宽（通常大于70 nm），造成色纯度降低和能量损失，极大限制了其在高清显示领域的应用。近年来，基于缺电子硼原子和富电子氮原子的多重共振TADF（MR-TADF）材料因其刚性的分子骨架和交替的前线轨道分布，表现出高效率窄谱带TADF发光性质，因而备受关注。然而，由于MR-TADF属于短程电荷转移态发光，发光颜色主要集中在蓝光和天蓝光区域，绿光以后的波长则很少被报道。

2020年，吉林大学王悦教授和李成龙教授研究团队提出了基于前线分子轨道工程（FMOE：Frontier Molecular Orbital Engineering）构建电荷转移激发态实现MR-TADF材料发光颜色有效调控的新策略。通过在多重共振骨架的最高占据分子轨道（HOMO）或最低未占据分子轨道（LUMO）分布位置引入辅助电子给体或电子受体基团，该研究团队已经成功获得了系列兼具高效率、窄谱带性质的绿光材料并制备了高效率高色纯度的绿光OLED器件（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 17442; CCS Chem. 2021, 3, 2077; Adv. Mater. 2021, 33, 2100652; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202200337）。然而，开发高效率窄谱带纯红光材料特别是能够满足溶液加工工艺的纯红光材料仍具有相当大的挑战性。

针对这一问题，近日王悦教授研究团队李成龙教授等人在上述研究工作基础上，提出了一种开发红光MR-TADF材料的通用分子设计策略（图1）。通过在多重共振骨架的HOMO和LUMO分布位置同时引入辅助电子给体和电子受体，在提高HOMO能级的同时降低LUMO能级，从而实现了发光光谱的大幅度红移。发展的概念验证MR-TADF分子BN-R在甲苯溶液中呈现出624 nm的纯红光发射，发光效率高达94%，FWHM为46 nm/0.15 eV。值得注意的是，基于BN-R制备的溶液加工型纯红光OLED实现了出色的电致发光性能（图2），器件最大外量子效率（EQE）超过20%，色坐标为(0.663, 0.337)，1000 cd m-2初始亮度下器件寿命（LT50）为1088小时，这是目前基于MR-TADF材料的溶液加工型红光OLED器件的最高纪录。这项工作为兼具高效率、高色纯度红光MR-TADF材料的设计开发提供了新的思路。

图 1. 分子设计策略和CzBN、BN-Y、BN-R的分子结构

图 2. 基于BN-R的溶液加工OLED器件性能

该工作以“Solution-Processable Pure-Red Multiple Resonance-induced Thermally Activated Delayed Fluorescence Emitter for Organic Light-Emitting Diode with External Quantum Efficiency over 20%”为题发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。化学学院在读博士生蔡昕良为论文第一作者，李成龙教授为论文通讯作者。这一研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委员会、重庆市自然科学基金和吉林大学相关项目的支持。

文章详情：Xinliang Cai, Yincai Xu, Yue Pan, Linjie Li, Yexuan Pu, Xuming Zhuang,* Chenglong Li,* Yue Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e20221647.

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202216473