具有機械緻變色特性的聚集誘導延遲熒光分子在藍色有機發光二極管中的應用
前言：聚集誘導延遲熒光(Aggregation-induced delayed fluorescence，AIDF)材料具有高三重激子使用率和強光緻發光的優勢，在固态發光應用中備受關注。基于AIDF發射體的非摻雜有機發光二極管(OLED)具有高外部量子效率和小效率滾降，這表明其具有廣泛的應用潛力。
目前高性能OLED中使用的AIDF發射體主要發出黃色和綠色，而高效的藍色AIDF發射體則較少。
藍色發光材料在RGB(紅、綠、藍)顯示和白色照明工程中起着不可替代的作用。是以，開發穩定的藍色AIDF發射體具有重要意義。
聚集誘導延遲熒光（AIDF）材料結合了聚集誘導發光和熱激發延遲熒光的優點，吸引了相當多的關注。然而，具有令人滿意的電緻發光效率的藍色AIDF材料仍然很少。
使用剛性電子受體黃酮和弱電子給體10-二氫二苯并氮雜芘，開發出兩種具有明顯AIDF特性和高熒光量子産率的藍色發光分子（XT-DPDBA和XT-BDPDBA）。
這兩種分子均表現出顯著的機械緻變熒光（MCL）行為，起源于準軸和準赤道構象之間的構象互變。準赤道構象具有較小的單重-三重能級分裂，是以具有延遲熒光特性。
基于這兩種分子制備的高效藍色有機電緻發光二極管，提供高達27%的外部量子效率和小的效率滾降。這些具有MCL性質的藍色AIDF分子在各種光學和電子器件中具有良好的應用潛力。
在DPDBA中使用矽原子可以減小電子給體能力，進而導緻藍移發射。在此設計基礎上，探索具有XT受體共轭的單側和雙側DPDBA的分子(XT-DPDBA和XT-BDPDBA)。
它們在機械力作用下具有明顯的雙色切換現象，由于其構象間的轉化具有明顯的AIDF特性和強烈的藍色發射。
分子結構通過1H和13C NMR和高分辨質譜（HRMS）進行了确認，詳細的合成過程和表征資料在補充資訊中描述。
根據之前的研究，拟赤道 (QE) 和拟軸 (QA) 構象會導緻分别呈現延遲熒光和正常熒光特性的兩種不同構象。
在具有不同極性的各種溶劑中，構象轉變的效應在發光光譜中可視化。在極性從正己烷增加到 N,N-二甲基甲酰胺 (DMF) 時，兩種分子明顯顯示了雙重發射，包括低能區域的主峰 (470‒570 nm) 和高能區域的副峰 (400–420 nm)。
這些峰位的變化主要是由于局部激發 (LE) 或混合 LE 和 ICT 導緻的。然而，在低能區域的發光峰與極性的增加有關，與 ICT 有關，這由大的紅移峰位的變化所證明。
XT-DPDBA和XT-BDPDBA的單晶從二氯甲烷（DCM）-甲醇體系通過緩慢的溶劑蒸發得到。XT-DPDBA和XT-BDPDBA在晶體中采用準軸向（QA）構象，其中DPDBA高度扭曲。
與QA構象相比，QE構象具有更分離的HOMO和LUMO能級，進而産生延遲熒光。在這些分子的基礎上，實作了高效的藍色OLEDs。
它們的非摻雜OLEDs具有高的EL性能，ηext值高達13.1%且效率滾降小。摻雜OLEDs具有出色的最大ηC、ηP和ηext值，分别為55.0 cd A−1、57.5 lm W−1和27.0%。
它看起來像是DPDBA站在一個XT平面上。這種構象在具有C-Si或C-S鍵的類脂肪胺供體分子中經常出現，這可以歸因于每個供體單元中橋接鍵長度的不比對。
DPDBA中的苯環和XT之間形成了3.64-3.84 Å的分子内π-π堆積，這有利于穩定這種QA構象。
在它們的晶體包裝模式中沒有觀察到明顯的分子間π-π堆積。以XT-BDPDBA為例，觀察到多個2.58-3.27 Å的C-H···π互相作用和C = O···H氫鍵，這可以使分子結構變得剛性并限制聚集态中的分子内運動，進而抑制激發态的非輻射衰變。
結論：本研究設計并合成了兩種由DPDBA供體和XT受體組成的分子。它們具有高熱穩定性和電化學穩定性，并展現出AIDF特性。由于剛性的XT核心和弱的DPDBA供體，相比具有DPAC供體的類似分子，它們輻射出強烈的藍色移位發射。
通過光實體測量、理論計算和晶體結構，證明兩種分子在稀溶液中采用兩種構象（QA和QE）。它們表現出顯著的力緻發光行為，通過研磨可使發射從深藍色變成天藍色，這與QA到QE構象的構象互變有關。
這些結果表明，利用含矽的弱電子供體DPDBA提供了一條新的途徑，用于制備具有MCL特性的藍色延遲熒光材料。
