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原文链接：10.1002/adom.202503584
圆偏振有机发光二极管在下一代显示和成像应用中受到越来越多的关注，其关键挑战在于开发能同时实现高效率、窄带发射和强圆偏振特性的发光体。
南京邮电大学赵强、马云、张新稳团队报道了三对螺旋手性多共振热活化延迟荧光圆偏振化合物，即 M/P - 苯基咔唑 - 醌吖啶酮、M/P - 二苯并呋喃 - 醌吖啶酮和 M/P - 二苯并噻吩 - 醌吖啶酮。在基于羰基 / 氮的多共振热活化延迟荧光骨架中，苯咔唑、二苯并呋喃和二苯并噻吩单元诱导产生了本征螺旋手性，这种空间位阻设计使手性几何结构与前线分子轨道产生强耦合作用。所得对映体展现出窄带天蓝光致发光特性，半高宽为 32~42 纳米，溶液态国际照明委员会 y 坐标为 0.08~0.14。将其集成到有机发光二极管中后，器件的最大外量子效率可达 15.1%，同时产生明显的圆偏振电致发光信号，圆偏振电致发光不对称因子值在 10-3 数量级。该研究为制备高性能多共振热活化延迟荧光圆偏振材料提供了一种可靠的本征手性设计策略，为先进手性光学光电器件开发高效、光谱纯的圆偏振有机发光二极管奠定了基础。相关研究成果发表于《Advanced Optical Materials》上。
核心结论
1 本研究通过在羰基 / 氮基多共振热活化延迟荧光核心骨架中引入位阻型基团，成功制备出三对具有本征螺旋手性的多共振热活化延迟荧光圆偏振对映体，该类发光体呈现窄带天蓝光致发光特性，半高宽最窄可达 32 纳米，且手性骨架与前线分子轨道形成电子耦合，产生镜像对称的圆偏振发光光谱，发光不对称因子值在 10-3 数量级。
2 将该类手性发光体应用于有机发光二极管制备，器件实现了最高 15.1% 的外量子效率，同时展现出明显的圆偏振电致发光响应，圆偏振电致发光不对称因子值同样在 10-3 数量级，证实了本征手性设计策略能有效平衡多共振热活化延迟荧光圆偏振体系的发光效率、光谱纯度和手性光学活性。
3 硫原子的重原子效应虽会降低二苯并噻吩取代的发光体的光致发光量子产率，但能增强自旋轨道耦合，与小的单重态 - 三重态能级差协同作用，提升其反向系间窜越速率。
4 本征螺旋手性可在器件结构中有效保留，并在电致发光过程中高效转移至发射光子中，为开发可直接产生圆偏振电致发光的高效热活化延迟荧光发光体提供了可行的分子设计思路，后续可通过分子工程优化手性几何结构与跃迁偶极矩的耦合作用，进一步提升不对称因子。
佐证方法
1 合成与表征方面：通过布赫瓦尔德 - 哈特维希胺化、皂化和分子内傅克环化反应合成目标化合物，利用核磁共振氢谱、碳谱、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱、元素分析和单晶 X 射线衍射确认分子结构，通过手性柱高效液相色谱拆分出 M/P 对映体；利用热重分析和差示扫描量热法测试发光体的热稳定性，证实其具备真空热蒸发所需的热稳健性。
2 电化学与理论计算方面：采用循环伏安法测定发光体的最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道能级，结合密度泛函理论（B3LYP 泛函、6-311G (d) 基组）计算前线分子轨道分布和能级，验证手性基团与前线轨道的电子耦合及单重态 - 三重态能级差的合理性。
3 光物理性质方面：测试稀甲苯溶液和掺杂薄膜中发光体的紫外 - 可见吸收光谱、光致发光光谱，测定绝对光致发光量子产率；通过 77K 低温发光光谱计算单重态 - 三重态能级差，结合室温瞬态光致发光衰减曲线和变温瞬态光致发光衰减曲线，证实热活化延迟荧光特性，并计算辐射衰减速率、反向系间窜越速率等动力学参数。
4 手性光学性质方面：利用圆二色谱和圆偏振发光光谱表征对映体基态和激发态的手性光学性质，测定吸收不对称因子和发光不对称因子，结合单晶结构分析手性扭曲程度与手性光学性质的关联。
5 器件性能方面：以合成的手性发光体为掺杂发光层，制备多层结构的有机发光二极管，测试器件的电致发光光谱、启亮电压、最大亮度、电流效率、外量子效率等光电性能，表征器件的圆偏振电致发光光谱并测定圆偏振电致发光不对称因子，验证发光体在器件中的实际应用效果。
图文说明
方案 1 （a）苯基咔唑 - 醌吖啶酮、二苯并呋喃 - 醌吖啶酮和二苯并噻吩 - 醌吖啶酮的分子设计策略与化学结构。（b）圆偏振多共振热活化延迟荧光发光体的合成路线。
图 1 （a-c）外消旋体苯基咔唑 - 醌吖啶酮、二苯并呋喃 - 醌吖啶酮和二苯并噻吩 - 醌吖啶酮的单晶及堆积结构；（d-f）利用密度泛函理论计算得到的苯基咔唑 - 醌吖啶酮、二苯并呋喃 - 醌吖啶酮和二苯并噻吩 - 醌吖啶酮的前线分子轨道分布以及最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道的能级
图 2 （a、b）室温下稀甲苯溶液（10-5 摩尔 / 升）中的归一化光致发光光谱和紫外 - 可见吸收光谱（激发波长 = 365 纳米）；（c）77K 下稀甲苯溶液（10-5 摩尔 / 升）中的荧光和磷光光谱（激发波长 = 365 纳米）；（d）掺杂浓度为 5 重量 % 的苯基咔唑 - 醌吖啶酮、二苯并呋喃 - 醌吖啶酮和二苯并噻吩 - 醌吖啶酮掺杂 2,6 - 双（3 - 咔唑 - 9 - 基苯基）吡啶薄膜的瞬态光致发光衰减曲线
图 3 （a、b、c）稀甲苯溶液（10-5 摩尔 / 升）中 M/P - 苯基咔唑 - 醌吖啶酮、M/P - 二苯并呋喃 - 醌吖啶酮和 M/P - 二苯并噻吩 - 醌吖啶酮的圆二色谱及吸收不对称因子随波长变化曲线；（d、e、f）稀甲苯溶液（10-5 摩尔 / 升）中 M/P - 苯基咔唑 - 醌吖啶酮、M/P - 二苯并呋喃 - 醌吖啶酮和 M/P - 二苯并噻吩 - 醌吖啶酮的圆偏振发光光谱及发光不对称因子随波长变化曲线（激发波长 = 300 纳米）
图 4 器件 D1、D2、D3 的有机发光二极管性能：（a）7V 下测得的归一化电致发光光谱；（b）电流效率 - 亮度和外量子效率 - 亮度曲线；（c）电流密度 - 电压 - 亮度特性曲线；（d、e、f）7V 下M/P-D1、M/P-D2 和 M/P-D3 的圆偏振电致发光光谱及圆偏振电致发光不对称因子随波长变化曲线
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