实验室苏仕健教授团队：含硒给受体体系中的电荷转移态实现高效纯有机室温磷光

重金属配合物磷光材料因其高效的系间窜越与三线态发射特性，已广泛应用于OLED器件。相比之下，纯有机磷光材料由于缺乏重原子效应，实现高效的三线态激发态利用面临显著挑战。发展无需重金属元素、具备高效室温磷光性能的纯有机发光体系，亟需构建合理的分子设计策略和激发态调控机制，以提升其发光效率与稳定性。

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含硒给受体体系中的电荷转移态，实现了纯有机材料中的高效室温磷光，有望拓展其在OLED领域的应用。

分子的构象往往会影响其激发态特性。在给体受体型的室温磷光材料中，不同的给受体间扭转角还没有被研究。我们通过结合含硒给体吩噁硒与含硒受体硒吨酮实现了高效的纯有机室温磷光材料，SeXPXSe。并且进一步探讨了其扭转角对自旋轨道耦合作用的影响。基于理论计算，我们发现当给受体间扭转角趋近90°时，T₁与S₀间的自旋轨道耦合作用逐渐变小，而当扭转角趋于0°时，T₁与S₀间的自旋轨道耦合作用逐渐增强。在90°的构象下，分子的T₁局域于含硒受体上，给体上的硒原子不参与跃迁，从而导致了重原子效应较弱，并且不利于轨道角动量变化。而在0°的构象下，分子的T₁离域分布于整个分子，并呈现弱电荷转移态，从而促进了重原子效应，并且引入了额外的轨道角动量变化。因此，更加平面的给受体构象更加有利于自旋轨道耦合作用。在SeXPXSe中，其最优构象的扭转角为35°，较小的扭转角有效促进了自旋轨道耦合作用，从而实现了高达60%的磷光量子效率以及2.6 ms的短磷光寿命，并且在纯有机磷光OLED中实现了14.7%的外量子效率以及高达81.7%的激子利用率。通过以上研究，我们明确揭示了在给受体型的室温磷光材料中平面电荷转移态对自旋轨道耦合的促进作用，为后续分子设计提供更加精确的指导。

相关研究成果以“Selenium-incorporated charge transfer statesfor room-temperature phosphorescence: A metal-free approach forhigh-performance OLEDs”为题发表在Next Materials上，其中通讯作者为苏仕健教授，第一作者为陈子健博士生。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金及博士后创新人才支持计划科研项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.nxmate.2025.100539