天津大学李祥高课题组以氧杂环的香豆素为电子受体、二苯胺衍生物为电子供体构建了一系列新型的杂化局域电荷转移（HLCT）发光材料，通过合理的分子设计对杂化局域（LE）态和电荷转移（CT）态组分进行调控，从而展现出了良好的电致发光器件性能。 杂化局域电荷转移（HLCT）材料通过较高的三线态激发态Tn（n≥2）到单线态激发态反向系间窜越（hRISC）实现对“热激子”的利用，使得激子利用率可以达到100%而受到广泛关注。HLCT材料S1激发态中显著的1LE态组分有利于发生辐射跃迁，从而获得较高的荧光量子产率；Tn（n≥2）激发态中显著的3CT态组分有利于降低与S1激发态之间的能级差，而且1LE组分占主导的S1激发态与3CT组分占主导的Tn激发态之间耦合作用更加明显，可以促进Tn（n≥2）到S1激发态的hRISC过程。因此，合理设计HLCT材料的电子供体、π桥联基团及电子受体，以平衡LE态和CT态组分对提高HLCT材料的发光性能至关重要。 香豆素因为结构多样、量子产率高、光谱范围广、光稳定性好、溶解性好等优点而成为最具吸引力的荧光发色团之一，在荧光染料、荧光探针、荧光增白剂、非线性光学材料、敏化太阳能电池和有机发光二极管（OLED）等光电子学领域具有重要的研究和应用价值。
图1 基于香豆素为受体的HLCT材料分子结构和构型 图2 基于香豆素为受体的HLCT材料激发态的跃迁密度矩阵（TDM）图 图3 基于香豆素为受体的HLCT材料的溶液法OLED器件结构及电致发光性能 基于此，课题组以香豆素为电子受体、二苯胺衍生物为电子供体设计并合成了一系列D-A型的蓝光HLCT材料，通过香豆素C3位点的苯基或者甲基取代基调整受体的吸电子能力，并以二苯胺衍生物联接于香豆素的C7或者C6位点，实现对HLCT材料激发态中LE态和CT态组分的精细调控。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，pPh-6M的S1和T5激发态分别具有更高的1LE和3CT态组分。1LE态有利于提高pPh-6M的荧光量子产率，3CT态有利于三线态激子向S1激发态的hRISC过程，从而促进“热激子”的利用。因此，pPh-6M材料表现出最佳的光物理性能。采用溶液法工艺将pPh-6M作为发光材料制备掺杂型OLED器件，得到深蓝色电致发光，最大发射波长为446 nm，最大电流效率为5.83 cd A-1，最大亮度为8755 cd m-2，最大外量子效率为6.54%，该性能可以与多数溶液法HLCT-OLED器件相媲美。本项研究表明，香豆素可以用作蓝光HLCT材料的受体，通过合理的分子设计对激发态的CT态和LE态组分进行调控，进而提高HLCT材料的发光性能，为开发高效的蓝光OLED器件提供了一种实用的策略。 论文信息 Rational Design of Coumarin-Based Hybridized Local and Charge-Transfer Blue Emitters for Solution-Processed Organic Light-Emitting Diodes Qi Xie, Chuanxin Liao, Hongli Liu, Shirong Wang, Xianggao Li Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202401078
