Para atender às demandas de monitores de ultra-alta definição de próxima geração, a indústria de diodos orgânicos emissores de luz (OLED) está buscando ativamente o desenvolvimento de materiais orgânicos emissores de luz de banda estreita. Dentro desse esforço, materiais de fluorescência retardada termicamente ativada por ressonância múltipla (MR-TADF) baseados em hidrocarbonetos aromáticos policíclicos fundidos com boro-nitrogênio ganharam destaque por sua eficiência energética e pureza de cor, capturando o interesse tanto da academia quanto da indústria.



No entanto, estes materiais muitas vezes apresentam longos tempos de vida no estado excitado, o que pode causar extinção severa de excitons triplos e, assim, reduzir a eficiência do dispositivo. Abordar esta questão, mantendo simultaneamente as emissões em banda estreita, continua a ser um desafio crucial.

Para resolver isso, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Chuluo Yang e pelo professor associado Xiaosong Cao da Universidade de Shenzhen introduziu uma estratégia de extensão de conjugação π usando ligações covalentes boro-nitrogênio, com foco em estruturas moleculares inovadoras. O artigo da equipe foi publicado na revista National Science Review .

Com base em emissores convencionais MR-TADF, a equipe desenvolveu novas estruturas aromáticas policíclicas fundidas com boro-nitrogênio de alta ordem (DABNA-3B e BCzBN-3B) através de vias de reação pós-funcionalização. Este método não apenas amplia o escopo de projeto de emissores de banda estreita, mas também leva a uma melhoria abrangente no desempenho do dispositivo.

Cálculos teóricos revelaram que a incorporação de ligações covalentes boro-nitrogênio não apenas melhora significativamente a planaridade e a rigidez molecular para suprimir vibrações de alta frequência, mas também preserva efetivamente a estrutura eletrônica de ressonância múltipla, promovendo a deslocalização de elétrons.

Consequentemente, os compostos alvo exibiram melhorias substanciais em relação às moléculas originais em vários parâmetros fotofísicos importantes, tais como rendimento quântico de fluorescência, largura total na metade do máximo, taxa de cruzamento intersistema reverso e orientação dipolo horizontal. Notavelmente, o BCzBN-3B alcançou uma largura total excepcionalmente estreita na metade do máximo de apenas 8 nm em solução de n-hexano e uma alta constante de taxa de cruzamento intersistema reverso de 0,9 × 10 ⁶ s ⁻¹ .

Com base nisso, os autores construíram OLEDs azul-celeste que combinavam emissão de banda estreita, alta eficiência quântica externa e características de roll-off de baixa eficiência. Notavelmente, o OLED baseado em BCzBN-3B alcançou uma eficiência quântica externa máxima de 42,6%, estabelecendo um novo recorde de eficiência para dispositivos OLED que empregam uma camada de emissão binária. Além disso, com um brilho de 1000 cd m ⁻² , o dispositivo ainda manteve uma eficiência de 30,5%, apresentando uma pequena queda na eficiência.

Este estudo fornece um novo conceito de design para equilibrar efetivamente a pureza da cor do material e a eficiência de utilização do exciton, e é de importância significativa para o avanço da tecnologia de exibição de ultra-alta definição. Os estudantes de pós-graduação Xingyu Huang e Jiahui Liu da Universidade de Shenzhen são os co-autores, e o professor associado Xiaosong Cao e o professor Chuluo Yang são os autores correspondentes do artigo.

Mais informações: Xingyu Huang et al, extensão π envolvida em ligação covalente B‒N de múltiplos emissores de ressonância permite eletroluminescência de banda estreita de alto desempenho, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae115
Fornecido pela Science China Press