近紫外有机发光二极管（organic light-emitting diodes, OLEDs）在化学和生物传感、光激发源、固态显示和高密度信息存储等领域具有十分广阔的应用前景。但是相比于红绿蓝三色OLED，近紫外OLED的发展却十分缓慢，主要原因在于缺乏具有宽带隙的高性能近紫外有机发光材料。要实现近紫外的短波发射，需要严格地控制分子的共轭长度，然而这会导致分子的发光强度变弱以及载流子迁移能力降低。此外，具有近紫外发光的分子通常分子量较小，热稳定性不高，不利于蒸镀过程中形成均一且稳定的固态薄膜，对器件性能也会造成不利的影响。
近日，华南理工大学唐本忠院士团队赵祖金教授等利用电子给体苯基咔唑和电子受体苯氰基为构筑单元，开发了一种具有高固态发光效率和高激子利用率的近紫外有机发光分子，制备出了高性能近紫外OLED。
该近紫外发光分子POPCN-2CP中，苯基咔唑和苯氰基相连接，分子的共轭较短；在苯氰基上通过氧原子进一步引入苯基咔唑，减弱苯氰基的吸电子能力，使分子具有一种弱的推拉电子效应，实现近紫外的发射。同时，通过氧原子引入苯基咔唑不仅能够提高分子的热稳定性，并且还能够在保持发光波长不变的前提下，提高分子的固态发光强度，使分子的纯膜的荧光量子产率高达88%，与掺杂膜的荧光量子产率相当，表明POPCN-2CP没有浓度或者聚集导致的发光猝灭问题，是制备近紫外OLED器件的理想材料。 通过相关实验以及理论计算发现，POPCN-2CP分子的发光过程中涉及高能级的反向系间窜越过程，可以实现激子从高能三线态（T2-T4）向最低单线态（S1）的转变，从而有效地利用三线态激子，提高器件的激子利用率。 基于POPCN-2CP制备的非掺杂器件启亮电压为3.5 V，发射峰位于404 nm，色坐标为（0.159, 0.035），最大亮度可达4290 cd m‒2；器件最大外量子效率（EQE）为7.5%，是目前所报道的近紫外非掺器件中的最高值。基于POPCN-2CP的非掺器件在亮度为1000 cd m‒2时的效率滚降仅为18.7%，表现出极好的效率稳定性。同时，POPCN-2CP不论是掺杂在低极性的mCP还是高极性的PPF主体中，在宽的掺杂浓度范围内（10-80 wt%），都能够得到高效率的近紫外掺杂器件。这些掺杂器件最短发射波长可达388 nm，最大EQE可达8.2%，并且均具有良好的器件稳定性。由于POPCN-2CP的发射波长非常短，使其可通过Förster能量转移机制，来做为蓝色的荧光、延迟荧光和磷光材料的主体。使用POPCN-2CP作为主体的蓝色荧光OLED的发光峰（λEL）位于440-442 nm，最大EQE可达6.9%；蓝色延迟荧光（λEL : 476-484 nm）和磷光（λEL : 458-474 nm）OLED最大EQE分别为20.0%和28.6%。 该工作为开发具有高性能短波发射的有机发光分子和器件提供了一种新的策略。 论文信息： Robust Luminescent Molecules with High-Level Reverse Intersystem Crossing for Efficient Near Ultraviolet Organic Light-Emitting Diodes Jinke Chen, Hao Liu, Jingjing Guo, Jianghui Wang, Nuoling Qiu, Shu Xiao, Jiajin Chi, Dezhi Yang, Dongge Ma, Zujin Zhao, Ben Zhong Tang 文章的第一作者是华南理工大学的博士生陈金科。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202116810
