Para satisfacer las demandas de las pantallas de ultra alta definición de próxima generación, la industria de los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) está buscando activamente el desarrollo de materiales orgánicos emisores de luz de banda estrecha. Dentro de este esfuerzo, los materiales de fluorescencia retardada activada térmicamente por resonancia múltiple (MR-TADF) basados en hidrocarburos aromáticos policíclicos fusionados con boro y nitrógeno han ganado prominencia por su eficiencia energética y pureza de color, captando el interés tanto del mundo académico como de la industria.
Sin embargo, estos materiales a menudo presentan una vida útil prolongada en estado excitado, lo que puede provocar una extinción severa de los excitones tripletes y, por lo tanto, reducir la eficiencia del dispositivo. Abordar este problema manteniendo al mismo tiempo las emisiones de banda estrecha sigue siendo un desafío crucial.
Para abordar esto, un equipo de investigación dirigido por el profesor Chuluo Yang y el profesor asociado Xiaosong Cao de la Universidad de Shenzhen ha introducido una estrategia de extensión de la conjugación π utilizando enlaces covalentes boro-nitrógeno, centrándose en estructuras moleculares innovadoras. El artículo del equipo se publica en la revista National Science Review. .
A partir de emisores MR-TADF convencionales, el equipo desarrolló nuevas estructuras aromáticas policíclicas fusionadas con boro y nitrógeno de alto orden (DABNA-3B y BCzBN-3B) a través de vías de reacción posteriores a la funcionalización. Este método no sólo amplía el alcance del diseño de emisores de banda estrecha sino que también conduce a una mejora integral en el rendimiento del dispositivo.
Los cálculos teóricos revelaron que la incorporación de enlaces covalentes boro-nitrógeno no solo mejora significativamente la planaridad y rigidez molecular para suprimir las vibraciones de alta frecuencia, sino que también preserva eficazmente la estructura electrónica de resonancia múltiple, promoviendo la deslocalización de los electrones.
En consecuencia, los compuestos objetivo mostraron mejoras sustanciales con respecto a las moléculas originales en varios parámetros fotofísicos clave, como el rendimiento cuántico de fluorescencia, el ancho total a la mitad del máximo, la velocidad de cruce inverso entre sistemas y la orientación del dipolo horizontal. En particular, BCzBN-3B logró un ancho completo excepcionalmente estrecho a la mitad del máximo de solo 8 nm en solución de n-hexano y una alta constante de velocidad de cruce entre sistemas inversos de 0,9 × 10 6 s -1 .
Basándose en esto, los autores construyeron OLED azul cielo que combinaban emisión de banda estrecha, alta eficiencia cuántica externa y características de caída de baja eficiencia. En particular, el OLED basado en BCzBN-3B logró una eficiencia cuántica externa máxima del 42,6%, estableciendo un nuevo récord de eficiencia para los dispositivos OLED que emplean una capa emisora binaria. Además, con un brillo de 1000 cd m −2 , el dispositivo aún mantuvo una eficiencia del 30,5%, lo que muestra una pequeña caída de eficiencia.
Este estudio proporciona un nuevo concepto de diseño para equilibrar eficazmente la pureza del color del material y la eficiencia de utilización de los excitones, y es de gran importancia para el avance de la tecnología de visualización de ultra alta definición. Los estudiantes de posgrado Xingyu Huang y Jiahui Liu de la Universidad de Shenzhen son los coautores, y el profesor asociado Xiaosong Cao y el profesor Chuluo Yang son los autores correspondientes del artículo.
Más información: Xingyu Huang et al, La extensión π involucrada en el enlace covalente B‒N de múltiples emisores de resonancia permite la electroluminiscencia de banda estrecha de alto rendimiento, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae115
Proporcionado por Science China Press
