Множественный донор

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7644 (2023) Цитировать эту статью

1220 Доступов

Подробности о метриках

Значительное разнообразие комбинаций донор-акцептор (D-A) открывает потенциал для создания высокоэффективных термоактивируемых материалов замедленной флуоресценции (TADF). Множественные соединения типа D–A являются одним из многообещающих семейств материалов TADF с точки зрения стабильности и эффективности. Однако эти эмиттеры всегда состоят из доноров на основе карбазола, несмотря на широкий выбор фрагментов, используемых в линейно связанных одиночных молекулах D–A. Здесь мы разработали соединение TADF множественного типа D-A с двумя отдельными донорными единицами: 9,10-дигидро-9,9-диметилакридин (DMAC) и карбазолом в качестве гетеродонорной конструкции. Новый эмиттер демонстрирует высокий квантовый выход фотолюминесценции (PLQY) в различных условиях, включая смесь полярных сред и высокие концентрации. Органические светодиоды (OLED) показали достаточно высокую внешнюю квантовую эффективность (EQE). Кроме того, мы обнаружили, что молекулы с несколькими типами D-A демонстрируют лучшую фотостабильность, чем одиночные молекулы типа D-A, в то время как эксплуатационная стабильность в органических светодиодах зависит от других доминирующих факторов.

Термически активированная замедленная флуоресценция (TADF) стала эмиттером третьего поколения в органических светоизлучающих диодах (OLED), который облегчает сбор как синглетных, так и триплетных экситонов посредством обратного межкомбинационного скрещивания (RISC), что приводит к 100% внутренней квантовой эффективности (IQE). )1. Это явление происходит при комнатной температуре из-за небольшой одинарной триплетной энергетической щели (ΔEST) между нижними возбужденными синглетными и триплетными состояниями (S1 и T1), которую можно реализовать путем пространственного разделения высшей занятой молекулярной орбитали (ВЗМО) и низшей незанятая молекулярная орбиталь (НСМО). Таким образом, уникальная молекулярная конструкция эмиттеров TADF основана на различных типах донорных (D) и акцепторных (A) единиц2,3,4,5. Недавний интерес к области исследований TADF связан с контролем констант скорости, например, максимизацией скорости RISC (kRISC)6,7,8,9,10,11,12,13,14. Быстрый kRISC может уменьшить долгоживущие триплетные экситоны, что будет способствовать уменьшению потерь экситонов и снижению эффективности15,16. Поскольку флуоресцентные излучатели обычно демонстрируют лучшую стабильность, чем фосфоресцентные и TADF-эмиттеры с триплетными экситонами высокой энергии, еще одним ожидаемым преимуществом быстрого kRISC является повышение долговечности устройства, что было давней и серьезной проблемой при применении TADF17,18. ,19,20. Однако взаимосвязь между долговечностью устройства, kRISC и молекулярными структурами до конца не изучена. Например, ряд соединений с донорами карбазола и акцепторами бензонитрила, представленными 4CzIPN, достиг удовлетворительно высокой стабильности, несмотря на умеренно быстрый kRISC (~ 106 с-1)1,21. С точки зрения химической структуры, множественные донорные единицы позволяют варьировать не только D-A-взаимодействия и силу переноса заряда (CT), но также внутримолекулярные π-π-взаимодействия и эффект делокализации, что может быть связано с высокой стабильностью22. Кроме того, стратегия гетеродоноров, включающая вторые донорские единицы, может дополнительно улучшить стабильность в дополнение к фотофизическим свойствам23,24. Однако схемы с множественными и гетеродонорами всегда основаны на донорах на основе карбазола, таких как исходный карбазол и 3,6-дизамещенный карбазол25,26,27,28,29. Следовательно, желательно проверить стратегии множественных и гетеродоноров путем включения донора другого типа и сравнения с линейно связанными одиночными молекулами D-A.

В этой статье мы разработали новую молекулу множественного и гетеродонорного типа, названную 2Cz2DMAC2BN (рис. 1, вставка), состоящую из двух карбазолов (Cz), двух 9,10-дигидро-9,9-диметилакридина (DMAC), и две бензонитрильные единицы (BN), связанные с центральным фенильным кольцом. Эмиттеры на основе DMAC образуют сильные ТТ из-за более сильной донорной природы DMAC по сравнению с Cz и более закрученной структуры. В сочетании со слабым акцепторным фрагментом цвета излучения 2Cz2DMAC2BN появляются от небесно-голубого до зеленого, что делает возможным разнообразный выбор эталонных излучателей. Кроме того, высокий квантовый выход фотолюминесценции (PLQY) и малая ΔEST доказывают эффективные свойства TADF для 2Cz2DMAC2BN. Таким образом, соответственно сравнивалась стабильность некоторых различных типов превосходных материалов TADF со схожими фотофизическими свойствами. Анализ фотофизических параметров и стабильности этих соединений позволит лучше понять взаимосвязь структура-свойство в конструкциях с несколькими и гетеродонорами.