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Chem. Eur. J. :双核铂(II)配合物的热活化延迟荧光机理:四态双通道模型


北京师范大学崔刚龙课题组通过激发态电子结构和速率常数计算,提出一个四态模型(S0、S1、T1和T2)来解释双核金属铂配合物的热活化延迟荧光(TADF)机理。与常见的包含S0、S1和T1的三态TADF模型相比,除了直接的T1→S1上转换反向系间窜跃(rISC)通道,T2介导的T1→T2→S1通道也在TADF发光机制中发挥着重要作用。

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图1 A. 研究的双核铂配合物的化学结构式。B. 双核铂配合物在300K时的发光机理(单位为s-1

热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence),简称TADF,是一种重要的发光现象。作为第三代OLED发光体,TADF材料同时利用了单、三重态激子,从而使其内量子效率理论上可达100%。其中,有机金属TADF材料,凭借其丰富的电子态、多样的配位构型、适当的SOC强度等优点,引起了研究者们的极大关注。金属铂的配合物,常被视为磷光材料,TADF方面的研究鲜有报道。直到2021年,Pander等人从实验上观测到一种双核Pt配合物具有TADF性质。然而,其详细的微观发光机制尚不清楚。


最近,以Pander等人报道的一种双核Pt(II)配合物为例(图1A),崔刚龙课题组基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),结合各种辐射和非辐射速率计算理论,详细探索了激发态性质和光物理过程。该课题组优化了激发态几何结构,得到了相应的电子结构信息,并模拟了吸收和发射光谱。作者发现S1和T2态具有配体内电荷转移(ILCT)和金属到配体电荷转移(MLCT)的混合特征,但是T1态具有ILCT和配体到金属的电荷转移(LMCT)特征。结合辐射和非辐射速率常数理论,该课题组计算了双核铂配合物的激发态弛豫速率,提出了一个包含S0、S1、T1和T2的四态模型来解释TADF发光机理。T1到S1态的rISC过程存在两条上转换通道:直接的T1→S1通道和T2介导的T1→T2→S1通道,二者在TADF发光机制中均发挥着重要的作用。300 K时,两条通道比T1的磷光发射快得多,可以产生TADF(图1B)。80 K时,这两个通道的速率降低了几个数量级,比T1的磷光速率慢,因此不会产生TADF,只观察到磷光。目前提出的机理合理地解释了实验现象。工作有助于理解和设计新型有机金属配合物TADF材料。

文信息

Thermally Activated Delayed Fluorescence of a Dinuclear Platinum(II) Compound: Mechanism and Roles of an Upper Triplet State

Xiu-Fang Song, Ling-Ya Peng, Wen-Kai Chen, Dr Yuan-Jun Gao, Prof Wei-Hai Fang, and Prof Ganglong Cui


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202201782






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