手性发光材料能够分别发出左、右手圆偏振光(CPL)，在圆偏振电致发光器件(CP-OLED)和3D显示有潜在的应用价值。非对称g因子是衡量其非对称发光能力的关键，而现有的CPL材料普遍g因子小，影响了其在3D显示中的应用。
近日，南京大学化学化工学院郑佑轩课题组在国内率先开展了手性发光材料CP-OLED性能的研究，在手性铱配合物(Sci. Rep., 2015, 5, 14912；Adv. Optical Mater., 2016, 4, 1726; Chem. Commun., 2019, 55, 8215)、手性铂配合物(Chem. Eur. J., 2019, 25, 5672)、手性热延迟荧光材料(Adv. Mater., 2019, 31, 201900524; J. Mater. Chem. C, 2019, 7, 7045)和手性长余辉发光材料(Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 17220)、具有螺旋结构的多肽化合物(J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 12697; Adv. Optical Mater., 2020, 1902122)、手性钙钛矿对映铁电体(J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 4756)等方面取得了系列创新性成果。
最近，郑佑轩课题组从手性环己二胺出发，通过简单的亲和取代反应得到了基于手性环己二胺的荧光材料，产率最高可达92%，ee >99%。并通过N-甲基、咔唑和二苯胺等给电子基团的变化调控其发光，实现了从蓝光(420 nm)到红光(610 nm) 的圆偏振发射，在甲苯溶液中的g因子位于10-4-10-3范围。以其为发光中心制备的CP-OLED器件中，外量子效率最高可达5.5%，并具有较小的效率滚降，器件的gEL因子也能达到-1.4×10−3/+1.3×10−3。该工作以"Multi-color Circularly Polarized Photoluminescence and Electroluminescence with 1,2-Diaminecyclohexane Enantiomers"为题发表在ACS Appl. Mater. Interfaces (2020, DOI: 10.1021/acsami.0c02400)上，研究结果为全色圆偏振发光材料和器件提供了借鉴。博士研究生罗旭峰和商丘师范学院的韩华博博士为论文共同第一作者。
基于碳手性的CPL材料由于其HOMO/LUMO电子云在手性部分的分布很少，材料和器件的g因子比较低。为了提高手性热延迟荧光材料及其器件的g因子，郑佑轩课题组又开发了基于联苯轴手性的双核TADF材料(R/S)-BPPOACZ，以氰根为吸电子基团、以吩噁嗪和咔唑为给电子基团，其发光效率达到86%。从计算模拟可以看出，非对称联苯作为手性源直接参与了前线轨道的分布，可能诱导出强烈的CPL发光，具有较大的g因子(在甲苯溶液中为9.710-3，在掺杂薄膜中为1.8 × 10−2)，是手性有机小分子中最大的数据之一。以其为发光中心制备的CP-OLED器件亮度达到35711 cd m-2，EQEmax达到16.6%，效率滚降较小。并且器件表现出明显的圆偏振电致发光信号，gEL达到+4.5 × 10-3和-2.8 × 10-3。该工作以"Axially chiral biphenyl compound-based thermally activated delayed fluorescent materials for high-performance circularly polarized organic light-emitting diodes"为题发表在Adv. Sci. (2020, 2000804)上，博士研究生涂贞龙为论文第一作者。
以上工作得到了国家自然科学基金项目(51773088，21975119)的资助，并得到了左景林教授、王毅副教授及潘毅教授的帮助。
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