三个不同激发态的D-A小分子材料

01 引言

激发态的性质对材料的光电性能起着决定性的作用，根据波函数的重叠程度，激发态可以被分为两种经典的类型，波函数重叠的局域态（LE）和波函数分离的电荷转移态（CT）。对给体-受体（D-A）型荧光小分子而言，LE和CT可能存在图1所示的四种分布情况：CT态分布在高能态，分子表现出局域态的性质；CT态能量远远低于LE态，分子表现出电荷转移态的性质；当两者能量相近时，根据量子化学中激发态的线性组合规则，LE态和CT态会发生杂化并生成两个新的态，我们称为杂化局域电荷转移激发态（HLCT），当LE和CT不能发生有效的杂化时，分子体系中可能会出现双荧光现象。02 成果简介

吉林大学杨兵教授课题组采用二苯并吩嗪为受体，构筑了三个不同激发态的D-A小分子材料：LE态为主的CZP-DPPZ分子，HLCT态的TPA-DPPZ，以及拥有热活化延迟荧光（TADF）性质的CT态分子PXZ-DPPZ。在吸收光谱中，CZP-DPPZ分子仍保有一定LE特征的振动精细结构，而TPA-DPPZ分子表现为一个杂化态的单峰吸收，PXZ-DPPZ分子则在长波长处出现一个新的CT态的弱吸收峰。进一步，三个分子的自然跃迁轨道（NTO）也印证了这个结论，分子中LE和CT成分的比例分别0.97：0.03（CZP-DPPZ），0.49：0.51（TPA-DPPZ）和0.13：0.87（PXZ-DPPZ）。同时，我们系统对比了这几个DPPZ衍生物的溶剂化发射光谱，发光寿命，发光效率，非掺杂器件和掺杂器件的性能。其中，HLCT类材料光致发光效率更高，而TADF类材料寿命有明显的延迟，低比例掺杂器件可以实现更高的外量子效率（9.35%）。我们采用鸿之微公司的MOMAP软件计算了三个分子的辐射跃迁速率，分别为7.32×106 s−1（CZP-DPPZ），1.23×108 s−1（TPA-DPPZ）和1.82×103 s−1（PXZ-DPPZ），杂化态材料TPA-DPPZ高的辐射跃迁速率是其取得高发光效率的原因。本研究通过选择不同给电子能力的给体调节激发态的性质，为高性能电致发光材料的分子设计提供了一种可行的思路。

该研究成果以“Modulation of Excited State Property Based on Benzo［a， c］phenazine Acceptor： Three Typical Excited States and Electroluminescence Performance”为题在《Frontiers in Chemistry》杂志上发表。吉林大学杨兵教授和张诗童副教授为文章通讯作者，2016级博士研究生周长江为第一作者。感谢国家自然科学基金（51473063，91233116，51673083），国家重点研发项目（2016YFB0401001，2015CB655003），以及中国博士后基金（BX20170097，BX20180121，2018M641767，2017M620108）的资助。

03 图文导读

图1 有机分子中LE态和CT态可能存在的四种分布情况

图2 THF稀溶液中化合物的吸收光谱

图3 化合物自然跃迁轨道和跃迁密度矩阵

图4 溶剂化发射和Lippert-Mataga模型

图5 化合物低浓度掺杂膜中的发射和寿命

图6 （a）器件的电流密度-电压-亮度曲线和（b）电致发光光谱和外量子效率-亮度曲线。

原文标题：文献赏析｜给体-受体（D-A）型有机荧光小分子激发态的调控

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审核编辑：彭静