实验室苏仕健教授团队：基于非键轨道离域化策略构建噻吨酮稠合硼氮芳烃的窄谱带橙红光OLED

含羰基稠环化合物及其衍生物因独特的三线态激子利用能力，在多个研究领域引起广泛关注。尤其在有机电致发光（OLED）领域，因其良好的电子受体特性，被用于构筑高效蓝绿色OLED发光材料。然而，这类材料通常存在发光光谱宽、色纯度不高的问题。因此，如何优化分子结构设计以实现窄谱带发射、提高色纯度，成为亟待解决的关键问题。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的苏仕健教授课题组利用非键轨道离域化策略，通过将羰基稠环化合物噻吨酮与硼氮进行稠合，实现了首例橙红光发射的羰基硼氮稠环芳烃化合物，有望拓展在高色纯度OLED发光材料领域的应用。

研究团队通过不同的稠合方式，开发了两种新型羰基硼氮稠环芳烃化合物2TXBN和BNTXBN。理论计算结果表明，两种材料的前线分子轨道呈现出不同的电子云分布特征（图1）。其中，2TXBN的噻吨酮骨架呈现出显著的非键轨道离域化效应，根据SCS-CC2计算结果，这种独特的轨道特征有助于提升三线态能量，导致更小的单三线态能级差（DEST）和短的激发态寿命。实验结果进一步表明，两种化合物在甲苯溶液中表现出相似的发射峰位及窄发射光谱，但2TXBN的ΔEST明显小于BNTXBN。该策略不仅有效缩窄了材料的发射光谱，同时调控了能级结构，成功实现了发射光谱的红移与能隙缩小。

图1噻吨酮非键轨道离域化及其能级分布

基于上述光物理性质，研究团队进一步制备了OLED器件（图2）。以2TXBN为发光层的OLED器件实现了超过31%的外量子效率，显著高于BNTXBN器件的性能。这一结果充分证明了非键轨道离域化策略在提升OLED器件效率方面的有效性，其能够优化单线态-三线态转换过程，提高激子利用率，从而增强发光效率。

本研究通过羰基稠合硼氮策略，拓展了含羰基类化合物在窄发射有机光电材料中的应用。相较于传统硼氮化合物，该工作构筑的羰基硼氮稠环芳烃材料展现出更强的电荷转移特征，为兼具高效率和高色纯度的OLED材料设计提供了思路。

图2 2TXBN和BNTXBN在OLED器件中的电致发光性能

相关研究成果以“DelocalizedNonbonding Orbitals of Thioxanthone in Polycyclic Aromatic Hydrocarbons forReduced Energy Gap and Narrowband Emission”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上，其中通讯作者为苏仕健教授和李梦珂博士，第一作者为杨志海博士生。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和博士后创新人才支持计划的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202423602