Angew. Chem. ：以多重共振构筑基元构建有机电致发光材料以延长发射波长并缩短延迟荧光激发态寿命

多重共振效应（MR: Multiple Resonance）诱导的热活化延迟荧光（TADF: Thermally Activated Delayed Fluorescence）材料具有刚性分子骨架和交替布居的前线分子轨道电子结构，因此，该类材料展示出窄谱带发射和高发光效率特性。关于MR-TADF材料的研究已成为有机电致发光领域研究的前沿方向，并且MR-TADF材料在有机电致发光显示技术领域具有广阔的应用前景。然而，由于MR-TADF分子是基于热活化延迟单重激发态和短程电荷转移机制的有机发光材料，因此其激发态寿命普遍较高（通常为数十微秒以上），而且比较难实现长波长区域的高效率、窄谱带发射。激发态寿命过长会导致发光器件效率滚降严重，缺乏高性能绿光和红光材料使高性能MR-TADF全色显示难以实现，上述两个缺点严重制约了MR-TADF材料的产业化应用。

为了使基于MR-TADF材料的有机电致发光器件（OLEDs: Organic Light Emitting Devices）满足有机电致发光显示技术的实际需求，开发可覆盖可见光区域的全色MR-TADF材料分子结构设计策略和探索有效缩短延迟荧光激发态寿命的途径，是MR-TADF研究方向急需解决的两个基本科学问题。基于吉林大学王悦教授研究团队提出的前线分子轨道工程策略（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 17442; CCS Chem. 2022, 4, 2065；Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202216473和Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301930）可以实现MR-TADF发光分子在大范围内和小范围内发射波长的调控。但是，如何在发射谱带红移的同时使MR-TADF分子的延迟荧光激发态寿命缩短，仍然是一个具有挑战性的难题。

针对上述问题，吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室和季华实验室王悦教授研究团队近日提出了一种提出并实施了一种通过多重共振构筑基元（MR-BBs: MR-Building Blocks）共价组装来构建MR-TADF分子的材料设计策略。在该项研究中，9-硼-10-氮-蒽（MR-BB）被作为基本构筑基元，基于滑动重复模式连接两个MR-BBs来构建更大的MR分子m-DBCz，其中两个硼原子和三个氮原子采用人字形阵列模式排列并嵌入到六元环中。基于该模式，形成了一个全共振MR分子骨架。在m-DBCz分子中，两个MR-BBs采取的合理键连和组合方式，以及π-共轭体系中硼原子和氮原子分布的理想几何取向诱导并产生了一个完美的MR电子结构。分子m-DBCz在掺杂薄膜中呈现出547 nm的黄绿光发射，发光效率高达97%，半峰宽（FWHM）为35 nm (0.14 eV)。相比较与母体分子（p-TBNCz），m-DBCz不仅实现了57 nm的发射峰位红移，而且展现了更短的延迟荧光激发态寿命（τTADF = 14.8 μs）和更高的反向系间窜越速率常数（kRISC = 1.65 × 10⁵ s⁻¹）。最终，基于m-DBCz制备的单主体OLED器件实现了出色的电致发光性能，器件最大外量子效率（EQEmax）为34.9%，最大发射峰位为548 nm，最大亮度为109087 cd m^-2，并且在抑制器件效率滚降方面展现出了令人鼓舞的特性。以m-DBCz作为发光材料的敏化器件进一步提升了性能，其展示了36.3%的EQE_max，以及几乎可忽略的效率滚降（EQE₁₀₀₀= 35.1%, EQE₁₀₀₀₀= 33.9%, EQE₅₀₀₀₀= 30.1%, EQE₁₀₀₀₀₀= 27.7%）。该项工作为兼具短延迟荧光激发态寿命和长波长发射MR-TADF材料的设计开发提供了新思路。