有机电致发光器件(OLED)目前在手机和显示中逐渐取代液晶，得到了广泛的应用，所以开发下一代的显示尤其重要。其中手性发光材料能够发射圆偏振光（CPL），利用手性发光材料制备圆偏振OLED(CP-OLED)在3D显示等领域有广泛的应用价值。
郑佑轩教授课题组在国内率先开展了手性发光材料CP-OLED性能的研究，在手性铱配合物 (Sci. Rep., 2015, 5, 14912; Chem. Commun., 2019, 55, 8215)、手性铂配合物 (Chem. Eur. J., 2019, 25, 5672; Front. Chem., 2020, 8, 501)、手性热延迟荧光材料(Adv. Mater., 2019, 31, 201900524; Adv. Sci., 2020, 2000804) 和手性长余辉发光材料(Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 58, 17220)、具有螺旋结构的多肽化合物(J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 12697; Adv. Optical Mater., 2020, 1902122)、手性钙钛矿对映铁电体 (J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 4756)、手性晶态复合材料(Adv. Mater., 2020, 202002914) 等方面取得了系列创新性成果。
由于可以充分利用单线态和三线态激子进行荧光发射，有机热活化延迟荧光（TADF）材料用于有机电致发光器件(OLED)的研究已有近10年，但是具有圆偏振发光性质的热活化延迟荧光材料（CP-TADF）材料和圆偏振OLED（CP-OLED）的探索依旧处于起步阶段。CP-TADF材料通常具有不对称小分子骨架，然而在分子骨架引入手性的同时，材料的器件效率往往会受到明显的影响。因此，开发具有高器件效率的CP-TADF材料是一个需要攻克的难题。
近日该团队开发了一种手性热活化延迟荧光螺芴分子—OSFSO。其主要特点如下：1，分子的手性源于螺芴的季碳中心，结构热稳定性佳，高温不消旋；2，刚性的分子结构有效地抑制了非辐射跃迁，提升了量子产率；3，扭曲的分子构象有效地缩短了Donor-Acceptor 距离，从而增加了它们之间的相互作用；4，三氟甲基的引入使得LUMO电子云轨道分布不对称，其分布更加靠近HOMO轨道，从而增加了HOMO-LUMO的空间交互，提升了发光效率。OSFSO发光量子产率高达81.2%，DEst只有0.022 eV，延迟荧光寿命低至4.7 μs。
采用OSFSO为发光材料的OLED器件展现了良好的外量子效率和较低的效率滚降，其电致发光不对称因子（gEL）稳定在3×10-3，最大外量子效率可达20.0%，而当亮度为1000 cd/m2时，其外量子效率依旧可达19.3%。该工作为CP-TADF 材料的设计提供了一种新的思路，有望促进该类材料的进一步发展优化。
该成果以题为“Chiral Spiro-AxisInduced Blue Thermally Activated Delayed Fluorescence Material for Efficient Circularly PolarizedOLEDs with Low Efficiency Roll-off”的论文于2021年01月20日在Angew. Chem. Int. Ed.上在线发表(DOI: 10.1002/anie.202015411)，博士研究生张一品为论文第一作者，郑佑轩教授为通讯作者。左景林教授、潘毅教授、王毅教授也为该工作提出了宝贵的意见。
