近日，青科大高分子学院薛善锋教授团队在英国皇家化学会旗舰期刊《Chemical Science》上（自然指数期刊，中科院JCR/TOP一区）发表了题为“Efficient near-infrared emission benefits from slowing down the internal conversion process”的研究成果。高分子学院硕士研究生谢明亮为第一作者，薛善锋教授为通讯作者，青岛科技大学为第一完成单位和通讯单位。

高效深红/近红外材料是影响有机发光二极管（OLED）全色显示与白光照明发展的关键材料之一。而由于受“能隙”定律的影响，发光能隙越窄非辐射跃迁越强，导致高荧光量子产率（PLQY）与深红/近红外发射不可兼，严重制约着OLED显示领域的商业发展。因此，如何抑制深红/近红外材料的非辐射跃迁，是实现高发光效率和高性能OLED器件的关键科学问题。

团队成员围绕这一关键问题，在高荧光量子效率的纯有机深红/近红外材料和OLED器件方面取得新进展。团队成员首次提出了抑制第一单线态激发态（S₁）到基态（S₀）的内转换（IC）过程提高深红/近红外材料荧光量子效率的思想，通过设计合成具有不同刚性程度的D-A-D型有机深红/近红外分子（TPANZ3PI和TPANZPyPI），系统地研究了分子结构特点对有机深红/近红外分子的光物理性质、热性质、电性质及非掺杂OLED器件性能等方面的影响。研究发现：具有相对更大刚性的TPANZPyPI分子可以实现更高的PLQY和更高的激子利用率及OLED器件性能。制备的非掺杂OLED器件的电致发光峰位分别为676和684nm，属于深红光/近红外发射范围。其中，基于TPANZPyPI制备的掺杂和非掺杂OLED器件外量子效率分别达到了6.9%@666 nm和4.6%@684 nm，是目前外量子效率最高的纯有机深红/近红外发射的热激子OLED器件性能之一。这项工作，从理论和实验相结合的角度证明了增加分子刚性除了能抑制S₁到S₀的内转换过程，实现高PLQY之外，还能抑制三线态激发态之间的内转换过程，从而实现高效电致发光。这种设计方法将为未来实现高效深红/近红外有机荧光材料体系的发展提供新的设计思路，同时也展示出其在OLED应用领域的巨大价值。

文章链接：https://doi.org/10.1039/D4SC00841C

本工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者人才工程、山东省高等学校青创人才引育计划团队建设项目、山东省自然科学基金、吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室开放课题和青岛科技大学研究生自主科研创新项目的资助。