近紅外（NIR）發(fā)光的元器件具備人眼不可見的特性，這使其在光通訊、夜視儀、生物醫(yī)療、生物識別等領(lǐng)域具備潛在的應(yīng)用前景。因此，有機近紅外發(fā)光材料及其有機發(fā)光二極管（OLED）器件的研究具有重要的現(xiàn)實意義。相比較寬帶隙的可見光（紅綠藍）發(fā)光材料而言，有機近紅外發(fā)光材料的熒光量子產(chǎn)率較低，這是由自身窄帶隙帶來的較為嚴重的非輻射損耗以及H聚集的傾向造成的。較低的量子產(chǎn)率還會阻礙器件實現(xiàn)更高的輻射率。此外，面向?qū)嶋H應(yīng)用中的近紅外發(fā)光元器件還對發(fā)光區(qū)間有著一定的要求。例如，虹膜識別所要求的近紅外光的起峰應(yīng)位于（或超過）700 nm。
鑒于此，蘇州大學功能納米與軟物質(zhì)研究院廖良生教授、蔣佐權(quán)教授等人通過分子設(shè)計和結(jié)構(gòu)調(diào)整，開發(fā)出的2,3-二氰基醋蒽并吡嗪（DCPA）衍生物可以實現(xiàn)高效的近紅外電致發(fā)光。這類衍生物（DCPA-TPA及DCPA-BBPA）采用經(jīng)典的生色團蒽作為核心，并保持了氰基及醋蒽并吡嗪的協(xié)同效應(yīng)；通過進一步引入芳胺作為電子給體，利用分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移機制可以使得發(fā)光有效的紅移。通過系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，這類衍生物因強烈的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移作用從而具備較大的激發(fā)態(tài)偶極，這使得DCPA-TPA及DCPA-BBPA在聚集態(tài)下的發(fā)光光譜會因摻雜濃度的增加而發(fā)生顯著的紅移，二者非摻雜薄膜的發(fā)光峰均超過800 nm。同時，生色團蒽的引入可以使得DCPA-TPA的S1態(tài)保持較高的振子強度，有利于窄帶隙的輻射躍遷，DCPA-TPA的非摻雜薄膜具有較高的熒光量子產(chǎn)率（8%）。通過單晶測試發(fā)現(xiàn)，DCPA-TPA因其分子結(jié)構(gòu)的不對稱性形成了大角度的交叉堆積（X-聚集）模式。
基于DCPA-TPA及DCPA-BBPA的摻雜器件即可實現(xiàn)發(fā)光峰超過700 nm的深紅/近紅外發(fā)光。而非摻雜器件則實現(xiàn)了起峰位于700 nm，峰值超過800 nm的近紅外發(fā)光。基于DCPA-TPA的非摻雜器件實現(xiàn)了0.58%的最大外量子效率。進一步優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，DCPA-TPA的非摻雜器件可以將最大輻射率提高至20707?mW?Sr-1?m-2。而采用了更強給體的DCPA-BBPA的非摻雜器件實現(xiàn)了發(fā)光峰位于916 nm的近紅外發(fā)光。
相關(guān)工作發(fā)表在Angewandte?Chemie?International Edition?上，文章的第一作者是廖良生教授課題組的博士生郁友軍，通訊作者為蔣佐權(quán)教授和廖良生教授。
參考文獻：
Y.-J. Yu, Y. Hu, S.-Y. Yang, W. Luo, Y. Yuan,?C.-C. Peng, J.-F. Liu, A. Khan, Z.-Q. Jiang*, L.-S. Liao*,?Near-Infrared Electroluminescence beyond 800 nm with High Efficiency and Radiance from Anthracene Cored Emitters?2020DOI:?10.1002/anie.202006197.
