我校师生在《Chemical Engineering Journal》发表最新研究成果（图）

　　近日，我校光电与半导体材料研究所提出了一种结合理论筛选与实验验证的高效开发策略，成功获得兼具窄发射半峰宽与快速反系间窜越（RISC）过程的MR-TADF材料。相关研究成果以“Narrowband emission and fast reverse intersystem crossing: Structural modification, computational screening, and experimental verification of selenium-doped derivatives”为题，发表于材料化学领域国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区TOP，IF = 13.2）。论文第一作者为我校工学院张晴副教授和本科生孙豪毅同学，吕春燕教授、李城剑博士和孙方翔博士为共同通讯作者。

　　多重共振热活化延迟荧光（MR-TADF）材料因其优异的发光效率和极高的色纯度，在高分辨率有机发光二极管（OLED）显示领域展现出巨大应用潜力。然而，当前MR-TADF材料普遍面临RISC速率常数（krisc）过慢的问题（通常低于105 s-1），导致三重态激子动力学缓慢，进而使器件在高亮度下出现严重的效率滚降。此外，传统材料开发多依赖低效的“试错法”，亟需一种高效的分子设计策略来加速新型MR-TADF材料的发现。

　　针对上述挑战，该研究提出了一种融合量子力学（QM）理论筛选与实验验证的开发策略，并成功合成出一种高性能硒（Se）掺杂MR-TADF材料——PhCz-BSeN。研究团队首先在理论上设计了37种不同取代基的含硒衍生物，系统评估了重组能、D-index（空穴-电子质心距离）等关键物理参数。结果表明，引入中等给电子强度的苯基取代基，最有望实现窄发射光谱与快速RISC过程的理想组合。后续实验合成与表征验证了理论预测的可靠性。所合成的PhCz-BSeN在溶液中展现出优异的光物理性质：发射半峰宽（FWHM）仅为28 nm，在486 nm处有明显发射峰，与理论模拟值高度吻合。尤为重要的是，其RISC速率常数高达4.54×106 s-1，比大多数MR-TADF材料高出数个数量级。

　　研究表明，PhCz-BSeN优异的发光性能源于以下两个关键机制。第一，中等给电子强度的苯基取代基精确调控了外围空穴向分子核心的分布，使空穴与电子的质心在空间上更为接近。这种短距离的电荷转移有效抑制了激发态的低频结构振动弛豫，从而实现了极窄的发射带宽。第二，重原子硒的引入显著增强了单重态与三重态之间的自旋轨道耦合（SOC）效应，结合极小的单重态-三重态能隙，从根本上加速了激子的自旋翻转过程。该工作为开发兼具窄发射半峰宽与快速RISC过程的MR-TADF材料体系提供了一种省时高效的研究新范式。

　　该研究工作得到了国家自然科学基金（22203029、52273175）、浙江省自然科学基金（LQ24B020001）和湖州市自然科学基金（2023YZ09、2024YZ49）等项目的资助。

　　论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894726049521?via%3Dihub