Angew. Chem. ：”位阻基团预取代”分子设计新突破：吲哚并咔唑桥连类多重共振窄带发光染料实现大于40%超高EQE

有机发光二极管（OLED）在显示领域具有重要应用，而窄带发光材料是实现高色纯度、广色域显示的关键。此前基于吲哚咔唑桥连类多重共振（MR）材料虽然能实现窄带发射，但在合成过程中常面临硼化反应位点选择性难以控制的问题，导致产物复杂、纯化困难。此外，分子间的π-π相互作用容易导致固态薄膜中的光谱展宽，降低器件性能，不利于商业应用。因此，如何精准调控分子结构，同时抑制分子聚集导致的发光淬灭，成为该领域的核心挑战。

近日，清华大学化学系段炼、张东东团队联合南京工业大学刘睿团队与江苏三月科技股份有限公司，成功地通过“位阻基团预取代”策略，设计出一种吲哚并咔唑桥连的新型绿光MR发光材料2tPICz2BN，其OLED器件外量子效率（EQE）高达41%，并展现出极窄的22 nm半峰宽（FWHM）和优越的抗聚集猝灭能力。该研究在经典的吲哚[3,2-b]并咔唑（32bIC）骨架的5,10位预先引入叔丁基苯基（tBuPh）大位阻基团，实现了对合成路径的精准控制，避免了副产物的生成，使目标分子2tPICz2BN的合成收率显著提高。同时大位阻基团增加了分子间距离，有效减弱了π-π堆积作用，从而在固态薄膜中保持窄带发射特性。

通过单晶X射线衍射分析, 发现2tPICz2BN分子呈现独特的扭曲构型, 叔丁基苯基的引入成功的将分子间距离增大，有效抑制了分子间π-π堆积相互作用，有利于分子在固态薄膜中保持窄带发射特性。理论计算显示，2tPICz2BN具有明显的多重共振特征的电子云分布。同时，由于2tPICz2BN分子具有特殊的刚性π扩展且中心对称的平面结构，从而使其具有较小的激发态重组能及小的基态-激发态均方根位移（RMSD），进一步验证了分子设计思路的优越性。

在光电性能方面，2tPICZ2BN在甲苯稀溶液中展现出FWHM仅21nm的超窄绿光发射，在掺杂薄膜中，光致量子产率高达97%，FWHM仅略微增至24nm。同时，得益于2tPICZ2BN 的刚性平面拓展结构带来的高的水平分子取向（Θ_// = 88 % – 90%）显著提升了光取出效率，基于2tPICZ2BN 所构建的OLED器件测试显示最大EQE达41.0%，功率效率106.5lm/W，在1000cd/m²和5000cd/m²亮度下EQE仍保持35.0%和30.6%。同时，在OLED器件中，2tPICZ2BN依旧展示了优越的电致发光性质，即使在4%的较高浓度掺杂下，其电致发光的FWHM仅为22nm，保持了窄化的电致发射光谱。

该项研究通过“位阻预取代”策略，实现了吲哚咔唑桥连类MR分子的合成可控性与固态窄带发射的双重优化，为高性能OLED材料的设计提供了新思路。该分子设计策略在超高清显示领域具有重要应用前景，未来将进一步拓展该策略至其他光色MR材料的开发，并探索其应用潜力。

论文信息

Tailoring Indolocarbazole-Bridged Multiple Resonance Emitter through Steric Pre-Substitution for Narrowband Electroluminescence with EQE over 40%

Chuanqin Cheng, Senqiang Zhu, Hai Zhang, Tianyu Huang, Chenglong Li, Zhiyuan Chen, Peng Xu, Rui Liu, Xudong Cao, Lei Wang, Dongdong Zhang, Lian Duan

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202504628