基于新型羰基-氮多共振骨架的高效纯绿光有机发光二极管材料研究

研究人员针对传统多共振(MR)材料硼-氮骨架合成复杂、光谱调控受限的问题，开发了基于5,12-二氢喹啉[2,3-b]吖啶-7,14-二酮(QA)的羰基-氮(C=O/N)多共振体系。通过设计PhQA1-3分子实现窄带发射(FWHM≈27 nm)和高光致发光量子产率(ΦPL达93%)，所制备的超荧光OLED器件外量子效率(EQEmax)达29.48%，为高色纯度显示材料提供了新策略。

　　

在显示技术领域，有机发光二极管(OLED)因其卓越的色彩表现和柔性特性已成为主流技术，但实现高色纯度的发光材料仍是重大挑战。传统多共振(MR)材料主要依赖硼-氮(B-N)骨架，存在合成复杂、结构多样性受限等问题。与此同时，大多数发光材料因激发态结构松弛导致发射光谱宽化，难以满足超高清显示对色纯度的严苛要求。

华南理工大学的研究团队在《Communications Chemistry》发表的研究中，创新性地提出以5,12-二氢喹啉[2,3-b]吖啶-7,14-二酮(QA)为核的羰基-氮(C=O/N)多共振体系。通过Ullmann偶联、Friedel-Crafts酰化等反应合成PhQA1-3分子，结合单晶衍射、瞬态光谱等技术证实其平面刚性结构。理论计算显示重组能低至0.254-0.284 eV， Huang-Rhys因子分析揭示低频振动主导(<1500 cm^-1)，这些特性共同促成27 nm的超窄半峰宽(FWHM)。

分子设计与表征

X射线晶体学显示QA骨架呈平面构型，而氮原子上苯环扭转角达77.52°-83.74°，有效抑制π-π堆积。热重分析证实材料热分解温度高达530°C，循环伏安法测得HOMO/LUMO能级为-5.32~-5.39/-2.93~-3.03 eV。

光物理性能

在掺杂薄膜中，PhQA1-3展现纯绿光发射(λ_PL=527-540 nm)，Φ_PL达74-93%。瞬态荧光寿命为14.8-20.0 ns，单重态-三重态能隙(ΔE_ST)0.37-0.43 eV表明其为传统荧光而非热活化延迟荧光(TADF)材料。

器件性能

采用4CzIPN作为TADF敏化剂的超荧光(HF)器件实现突破：PhQA3的EL峰位于538 nm，FWHM仅30 nm，EQE_max达29.48%，且在1000 cd/m²亮度下仍保持24.76%的效率。这是目前报道的C=O/N体系绿光材料的最高水平。

该研究不仅拓展了多共振材料的分子设计范式，更通过精确调控振动模式与电子结构，为开发兼具高色纯度和高效率的OLED材料提供了新思路。QA骨架的简易合成路线相较于传统B-N体系更具产业化潜力，对推动下一代显示技术发展具有重要意义。