光电功能高分子团队邵世洋教授Angewandte Chemie International Edition（2篇）

窄谱带有机发光材料有望应用于新一代超高清显示技术与高分辨生物荧光成像，近年来成为领域研究前沿与热点。但是，现有窄谱带荧光材料的能隙往往较宽，发光颜色集中在蓝光和绿光区，而发展长波长（红光）发光材料面临极大挑战，迫切需要发展具有本征低能隙的新型多重共振窄谱带分子骨架与材料体系。有鉴于此，邵世洋教授团队提出了发展红光窄谱带荧光材料的全新思路，通过将带正电荷的碳正离子（C⁺）作为缺电子基团、含有孤对电子的氮原子（N）作为富电子原子嵌入到二苯并[cd, mn]芘多环芳烃骨架，设计合成了一类具有本征低能隙（< 2.20 eV）的窄谱带荧光材料。由于C⁺具有三个形成σ键的sp²轨道和一个能够容纳π电子空p轨道，因此能够作为缺电子基团与富电子原子产生多重共振效应；同时，相较于硼、羰基等中性缺电子原子，C⁺带有正电荷，具有强吸电子特性，能够与富电子原子产生强SRCT效应，因而表现出低能隙。例如，与典型的硼/氮杂多重共振分子2a-2相比（Eopt g：3.11 eV），相应碳正离子多重共振材料的能隙显著降低（2.19 eV），发射光谱红移160 nm。通过同时引入异丙基空间位阻基团与四（五氟苯基）硼酸根（BPhF_20^-）大尺寸抗衡离子，能够有效抑制分子间聚集，实现~90%的荧光量子效率。基于碳正离子窄谱带荧光材料的发光器件表现出29.4%的最大外量子效率，发光峰位于黄光区（560 nm），半峰宽（FWHM）为0.17 eV，证明碳正离子窄谱带荧光材料是一类极具发展潜力的窄谱带发光材料。

另一方面，不同于传统的稠环多环芳烃骨架，该研究团队设计了一种新型非稠环羰基/氮共轭二烯骨架，在电子缺陷的C=O基团和电子富集的N原子之间插入两个共轭C=C键形成的非稠环骨架的能隙（1.97 eV）显著低于传统稠环骨架（4.06 eV），为实现红移发光奠定了基础。同时，C=O和N原子的相反电子效应诱导了最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）沿二烯骨架实现原子级交替分布，保持了短程电荷转移特性，从而实现了窄谱带发光。研究团队合成了两种新型化合物NF-CON1和NF-CON2，它们均包含一个C=O环己烷-1,3,5-三酮单元和三个N原子单元，通过共轭二烯骨架连接。其中NF-CON2引入了立体螺旋二芴基团，有效抑制了分子间聚集和发光猝灭。基于溶液加工法制备的OLED器件展现了优异的电致发光性能。以NF-CON2为发光材料的器件在628 nm处发出纯红色光，半峰宽仅为37 nm，色度坐标达到（0.665, 0.333）。这是首例发光峰超过600 nm且半峰宽小于40 nm的纯红色羰基类多重共振窄谱带荧光材料。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202510511

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202518808