最近，南京大學化學化工學院鄭佑軒教授課題組在手性熱延遲熒光材料和圓偏振器件研究中取得新進展。

有機電致發光器件(OLED)目前在手機和顯示中逐漸取代液晶，得到了廣泛的應用，所以開發下一代的顯示尤其重要。其中手性發光材料能夠發射圓偏振光（CPL），利用手性發光材料製備圓偏振OLED(CP-OLED)在3D顯示等領域有廣泛的應用價值。

鄭佑軒教授課題組在國內率先開展了手性發光材料CP-OLED效能的研究，在手性銥配合物 (Sci. Rep., 2015, 5, 14912; Chem. Commun., 2019, 55, 8215)、手性鉑配合物 (Chem. Eur. J., 2019, 25, 5672; Front. Chem., 2020, 8, 501)、手性熱延遲熒光材料(Adv. Mater., 2019, 31, 201900524; Adv. Sci., 2020, 2000804) 和手性長餘輝發光材料(Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 17220)、具有螺旋結構的多肽化合物(J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 12697; Adv. Optical Mater., 2020, 1902122)、手性鈣鈦礦對映鐵電體 (J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 4756)、手性晶態複合材料(Adv. Mater., 2020, 202002914) 等方面取得了系列創新性成果。

由於可以充分利用單線態和三線態激子進行熒光發射，有機熱活化延遲熒光（TADF）材料用於有機電致發光器件(OLED)的研究已有近10年，但是具有圓偏振發光性質的熱活化延遲熒光材料（CP-TADF）材料和圓偏振OLED（CP-OLED）的探索依舊處於起步階段。CP-TADF材料通常具有不對稱小分子骨架，然而在分子骨架引入手性的同時，材料的器件效率往往會受到明顯的影響。因此，開發具有高器件效率的CP-TADF材料是一個需要攻克的難題。

近日該團隊開發了一種手性熱活化延遲熒光螺芴分子—OSFSO。其主要特點如下：1，分子的手性源於螺芴的季碳中心，結構熱穩定性佳，高溫不消旋；2，剛性的分子結構有效地抑制了非輻射躍遷，提升了量子產率；3，扭曲的分子構象有效地縮短了Donor-Acceptor 距離，從而增加了它們之間的相互作用；4，三氟甲基的引入使得LUMO電子雲軌道分佈不對稱，其分佈更加靠近HOMO軌道，從而增加了HOMO-LUMO的空間互動，提升了發光效率。OSFSO發光量子產率高達81.2%，DEst只有0.022 eV，延遲熒光壽命低至4.7 μs。

採用OSFSO為發光材料的OLED器件展現了良好的外量子效率和較低的效率滾降，其電致發光不對稱因子（gEL）穩定在3×10-3，最大外量子效率可達20.0%，而當亮度為1000 cd/m2 時，其外量子效率依舊可達19.3%。該工作為CP-TADF 材料的設計提供了一種新的思路，有望促進該類材料的進一步發展最佳化。

該成果以題為“Chiral Spiro-Axis Induced Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence Material for Efficient Circularly Polarized OLEDs with Low Efficiency Roll-off”的論文於2021年01月20日在Angew. Chem. Int. Ed.上線上發表(DOI: 10.1002/anie.202015411)，博士研究生張一品為論文第一作者，鄭佑軒教授為通訊作者。左景林教授、潘毅教授、王毅教授也為該工作提出了寶貴的意見。