近日，青岛科技大学高分子科学与工程学院薛善锋教授团队在国际权威期刊《Angewandte Chemie International Edition》发表题为“Direct Experimental Evidence of Hot-Exciton Channels via Anti-Kasha T₂Phosphorescence in High-Efficiency Red OLEDs”的研究论文（Hot Paper）。高分子科学与工程学院博士研究生马成霖和硕士研究生王鑫为共同第一作者，薛善锋教授、吉林大学张诗童副教授、华南理工大学马於光院士为共同通讯作者，青岛科技大学为第一完成单位。

高性能红光OLED材料是全色显示与照明领域的关键材料之一。目前，热激子OLED利用高能级三重态激子反向系间窜越到单重态发光（hRISC），是实现高性能红光OLED的重要策略。然而，hRISC过程多由器件性能或理论计算间接推断，高能级三重态激子能否克服快速的内转换过程并参与发光尚缺乏直接的实验证据。

针对这一关键科学问题，研究团队提出了以苯并噻二唑为受体，吩噁嗪和菲并咪唑给体，设计合成了两种不对称给体-受体-给体`（D-A-D`）型红光材料PPIPP和PPIPOX。在77 K低温条件下，两种材料均观测到明显的磷光发射，且磷光峰位较低温荧光峰显著蓝移。这种反常的蓝移现象表明磷光来自高能级T₂态，即反Kasha T₂磷光发射，直接证明高能级三重态激子能够克服快速内转换而稳定存在。时间分辨光谱进一步显示，在较长延迟时间下T₁发射消失而T₂发射持续存在，表明T₂激子寿命长于T₁激子，为高能级三重态参与hRISC提供了直接的动力学证据。在器件层面，基于PPIPP和PPIPOX的掺杂OLED实现了高效红光发射，最大外量子效率分别达到9.24%@573 nm和10.28%@615 nm；高磁场下显著的负磁电致发光响应，则为hRISC相关的自旋翻转过程提供了独立的器件层面证据。结合瞬态电致发光分析，团队进一步厘清了激子利用机制：TTA主要作为辅助通道补充高能级三重态布居，而hRISC作为核心通道主导三重态激子高效转化为单线态发光。该工作首次将反Kasha T₂磷光与负磁电致发光响应确立为验证热激子机制的直接实验判据，揭示了TTA辅助、hRISC主导的激子利用机制，为高效红光OLED材料的理性设计提供了新思路。

该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省泰山学者人才工程资助、青岛市自然科学基金、高性能有机光学聚合物与先进制造技术全国重点实验室基金以及华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室开放基金等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.1763311