近红外有机电致发光二极管（NIR OLED），尤其是发光波长达到或超过1000 nm（近红外二区，NIR (II)）的器件，在光疗、生物成像和可穿戴医疗设备（例如，血氧仪和光疗贴片）等领域的应用发挥着重要作用。然而受能隙定律的约束，当发光波长移向深红色和近红外区域时，快速的非辐射失活过程会极大地降低发光强度，导致显著的发光猝灭，从而限制了NIR OLED的发展。
针对此问题，近日，18新利体育 功能纳米与软物质研究院廖良生教授、台湾海洋大学洪文谊教授、香港城市大学季昀教授和台湾大学周必泰教授合作开展了一系列研究，在他们原有的合作研究基础上 (Nat. Photonics 2020, 14, 570-577)，进一步量化了各种振动耦合模式对非辐射跃迁的影响，并提出了实现高效近红外发光的两种策略。亦即，通过分子堆积以增加激子离域的长度和通过对发光分子进行氘化处理以减少分子高频振动。为此，合作团队充分利用自组装激子离域的协同作用以降低重组能并消除与C-H键相关的高频振动，从而有效抑制了弗兰克-康登重叠 (Franck-Condon overlap)，证实了磷光Pt(II)配合物在近红外二区可以突破能隙定律的限制。最终，研究人员使用了一系列基于稠合芳烃的新型Pt(II)配合物来延长π共轭，并保证分子的平面性和刚性，从而促进了激子离域。基于这些新型Pt(II)配合物的NIR OLED在超过930 nm时表现出优异的发光性能。其中基于per-DR配合物的器件的发光峰接近1000 nm，最大外量子效率为4.31%。在仅为4.5 V的工作电压下，就能输出超过10 W sr-1 m-2的亮度。这一研究成果为高性能有机电致发光二极管在近红外二区的发展和应用开辟了新的道路。相关成果已在期刊Nature Photonics上发表（DOI: 10.1038/s41566-022-01079-8）。廖良生教授课题组的硕士研究生王雪祺为该文的共同一作。
图 1. 文中所研究Pt(II)配合物的理论计算方法。
图 2. 以新型Pt(II)配合物作为发光层的NIR OLED的器件性能。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41566-022-01079-8
文章题目：Polyatomic molecules with emission quantum yields >20% enable efficient organic light-emitting diodes in the NIR(II) window
作者信息：Sheng-Fu Wang, Bo-Kang Su, Xue-Qi Wang, Yu-Chen Wei, Kai-Hua Kuo, Chih-Hsing Wang, Shih-Hung Liu, Liang-Sheng Liao*, Wen-Yi Hung*, Li-Wen Fu, Wei-Tsung Chuang, Minchao Qin, Xinhui Lu, Caifa You, Yun Chi* & Pi-Tai Chou*
责任编辑：郭佳