近紅外（NIR）發(fā)光的元器件具備人眼不可見的特性，這使其在光通訊、夜視儀、生物醫(yī)療、生物識別等領域具備潛在的應用前景。因此，有機近紅外發(fā)光材料及其有機發(fā)光二極管（OLED）器件的研究具有重要的現實意義。相比較寬帶隙的可見光（紅綠藍）發(fā)光材料而言，有機近紅外發(fā)光材料的熒光量子產率較低，這是由自身窄帶隙帶來的較為嚴重的非輻射損耗以及H聚集的傾向造成的。較低的量子產率還會阻礙器件實現更高的輻射率。此外，面向實際應用中的近紅外發(fā)光元器件還對發(fā)光區(qū)間有著一定的要求。例如，虹膜識別所要求的近紅外光的起峰應位于（或超過）700 nm。
鑒于此，蘇州大學功能納米與軟物質研究院廖良生教授、蔣佐權教授等人通過分子設計和結構調整，開發(fā)出的2,3-二氰基醋蒽并吡嗪（DCPA）衍生物可以實現高效的近紅外電致發(fā)光。這類衍生物（DCPA-TPA及DCPA-BBPA）采用經典的生色團蒽作為核心，并保持了氰基及醋蒽并吡嗪的協同效應；通過進一步引入芳胺作為電子給體，利用分子內電荷轉移機制可以使得發(fā)光有效的紅移。通過系統(tǒng)研究發(fā)現，這類衍生物因強烈的分子內電荷轉移作用從而具備較大的激發(fā)態(tài)偶極，這使得DCPA-TPA及DCPA-BBPA在聚集態(tài)下的發(fā)光光譜會因摻雜濃度的增加而發(fā)生顯著的紅移，二者非摻雜薄膜的發(fā)光峰均超過800 nm。同時，生色團蒽的引入可以使得DCPA-TPA的S1態(tài)保持較高的振子強度，有利于窄帶隙的輻射躍遷，DCPA-TPA的非摻雜薄膜具有較高的熒光量子產率（8%）。通過單晶測試發(fā)現，DCPA-TPA因其分子結構的不對稱性形成了大角度的交叉堆積（X-聚集）模式。
基于DCPA-TPA及DCPA-BBPA的摻雜器件即可實現發(fā)光峰超過700 nm的深紅/近紅外發(fā)光。而非摻雜器件則實現了起峰位于700 nm，峰值超過800 nm的近紅外發(fā)光?；贒CPA-TPA的非摻雜器件實現了0.58%的最大外量子效率。進一步優(yōu)化器件結構，DCPA-TPA的非摻雜器件可以將最大輻射率提高至20707?mW?Sr-1?m-2。而采用了更強給體的DCPA-BBPA的非摻雜器件實現了發(fā)光峰位于916 nm的近紅外發(fā)光。
相關工作發(fā)表在Angewandte?Chemie?International Edition?上，文章的第一作者是廖良生教授課題組的博士生郁友軍，通訊作者為蔣佐權教授和廖良生教授。
參考文獻：
Y.-J. Yu, Y. Hu, S.-Y. Yang, W. Luo, Y. Yuan,?C.-C. Peng, J.-F. Liu, A. Khan, Z.-Q. Jiang*, L.-S. Liao*,?Near-Infrared Electroluminescence beyond 800 nm with High Efficiency and Radiance from Anthracene Cored Emitters?2020DOI:?10.1002/anie.202006197.
