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助力科研丨南科大化学系黄文忠课题组在《美国化学会志》发表有机电致发光二极管最新研究成果

: 2019-10-09

助力科研丨南科大化学系黄文忠课题组在《美国化学会志》发表有机电致发光二极管最新研究成果


文中部分检测表征工作在南方科技大学分析测试中心理化平台完成,核磁共振波谱仪支撑文中部分测试数据。


近日,我校化学系副教授黄文忠课题组成功合成了一系列高发光强度的铑(III)配合物,并首次将其应用于有机电致发光二极管,取得重要研究进展。该成果在国际顶尖化学期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., IF = 14.695)上发表。

有机电致发光二极管(Organic light-emitting devices, OLEDs)与传统照明、显示技术相比具有亮度高、功耗低等优点,在显示中具有高对比度,宽视角、全彩色、工作温度范围宽等优点。经过近三十年的发展,如今有机电致发光器件的效率、稳定性以及颜色纯度等各个性能指标都有了极大的提高。在OLEDs的发光材料中,金属配合物的磷光材料因为可以充分利用激子提高效率而被人们广泛研究。但在现有的产业中,有机电致发光器件中的磷光材料几乎被铱(III)和铂(II)配合物垄断,而且相关技术已被大量专利保护。

铑(III)和铱(III)是最接近的同族元素,二者的环金属化配合物具有相似的结构特征、理化性质和合成方法,但关于铑(III)配合物体系发光特性的研究却鲜有报道。虽然存在少量能够在低温下发光的环金属化铑(III)配合物,但由于其发光强度弱、发光时间短等原因,很难有实际应用价值。有部分专家学者致力于解决铑(III)发光弱的问题,但目前有报道的量子产率依然无法满足OLEDs的应用需求。铑(III)配合物被应用在OLEDs领域的相关研究成果也比较少。

X射线晶体结构 (左); 薄膜的光致发光(PL)光谱(红色曲线)及电致发光(EL)光谱(蓝色曲线),插图为紫外灯照射下的薄膜发光照片(右)

黄文忠课题组通过巧妙地选择一种强σ电子供体的环金属化配体,使用提高d-d激发态能级和引入较低的IL激发态能级两种策略,开发了一系列新的具有高发光强度的铑(III)配合物。这些配合物具有较高的热稳定性,薄膜的发光量子产率高达0.65,是一种很有前途的发光材料。值得注意的是,基于这些铑(III)配合物的真空沉积OLEDs的外量子效率(EQE)为12.2%,工作半衰期超过3,000小时,有着优秀的续航能力。课题展示的高发光强度的铑(III)配合物代表了5d6銥(III)体系的另一种可行的发射替代物,项目已申请相关专利。课题组成员称,团队现阶段将利用分子设计上的改良,继续尝试调控发光颜色和进一步改良器件性能。

真空沉积法制备的OLED的性能表征:使用不同客体掺杂浓度制备的器件的电致发光(EL)光谱图(左);使用不同空穴传输材料制备的器件的外量子效率(EQEs)(右上);真空沉积法制备的OLED器件的使用寿命(右下)

此项研究工作主要由黄文忠课题组研究助理卫芳芳作为第一作者完成,南方科技大学为第一通讯单位,黄文忠为通讯作者。此项工作中的OLEDs器件制作得到了香港大学分子功能研究所和香港大学化学系Dr. Mei-Yee Chan的帮助。

黄文忠课题组合影

此项研究的开展得到了国家特聘专家(青年)项目、国家自然科学基金以及深圳市科创委的经费支持。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06308


支撑文章核磁共振测试的分析测试中心设备

400MHz核磁共振波谱仪


Bruker AscendTM 400MHz 核磁共振波谱仪配有5mm BBFO 宽频探头及60位自动进样器。主要用于测定有机物、无机物、高分子聚合物,天然药物和小分子量蛋白质等物质的基本化学结构、空间结构及构型分析;混合物的成分分析和鉴定;化学反应动力学的研究;材料微观结构和功能间的关系研究。可进行1H、13C、19F,31P,15N的常规检测,以及COSY、HSQC、HMQC等二维谱图的检测以及变温实验。

设备归属 : 分析测试中心理化平台

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杨老师(0755-88015062,

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设备FOM系统名称:NMR-400M

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