具有杂原子掺杂的多环稠合结构（PHA）的新型发光材料通常表现出极窄的发光光谱，同时兼具一定的热活化延迟荧光（TADF）特性，有望满足超高清显示对有机电致发光器件（OLED）的高效率和高色纯度需求。然而，传统的理论不能合理解释这类PHA发光材料为何能够实现小的单-三重态能隙（ΔES1T1）及TADF特性，这导致该类材料的理性设计面临重大挑战。
针对上述挑战，近日，苏州大学功能纳米与软物质研究院（FUNSOM）的张晓宏教授、陈先凯教授、王凯教授团队联合日本九州大学的Chihaya Adachi教授发展了一种描述PHA发光材料降低ΔES1T1的理论新模型。该研究提出了刚性稠合骨架结构实现小ΔES1T1的分子设计基本原则：同时降低HOMO-LUMO交换能和LUMO+1−LUMO能级差。研究团队通过大量实例验证了其普适及有效性。基于此模型设计合成的蓝光PHA发光材料，成功实现了与理论模型预测高度符合的极小ΔES1T1（0.02 eV），并在OLED器件中实现了接近40%的最大外量子效率以及极小的效率滚降。这项工作从最基本的物理层面出发，阐明了PHA发光材料“小ΔES1T1”的起源，为面向超高清显示的OLED材料的设计发展开辟了新路径。相关研究成果在线发表于Nature Materials期刊上（DOI: 10.1038/s41563-025-02309-4），我院博士后Rajat Walia、博士研究生熊鑫以及副教授范孝春为该论文的共同第一作者。
图1. 传统单电子激发模型（左）与新提出的多电子激发模型（右）比较
图2. 新模型指导下的明星分子IV-DABNA及OLED器件性能
文章地址：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02309-4
文章题目：Achieving small singlet–triplet energy gaps in polycyclic heteroaromatic emitters
作者信息：Rajat Walia, Xin Xiong, Xiao-Chun Fan, Ting-Feng Chen, Hui Wang, Kai Wang*, Yi-Zhong Shi, Xun Tang, Jean-Luc Bredas, Chihaya Adachi*, Xian-Kai Chen*, and Xiao-Hong Zhang*
责任编辑：郭佳