近年来，热活性延迟荧光（Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF）材料正因其高效率、低成本的特质，正受到越来越多的关注，并逐渐发展为第三代OLED发光材料的典型代表。这种TADF材料可以通过较大的分子扭曲结构有效分离前沿分子轨道（Frontier Molecular Orbital，FMO），从而实现三线态激子（triplet）到单线态激子(singlet)的高效反向隙间串越（Reverse Intersystem Crossing，RISC）。为进一步提升材料性能，改善反隙间串越效率和提高单线态发射效率成为需要解决的问题。而难点又在于，这两点常常相互矛盾。近日，南京工业大学先进材料研究院黄维院士、陶友田教授团队与黑龙江大学许辉教授、云南大学孙宁教授团队，在无需催化剂的条件下通过一步C-N偶联反应合成了一种七咔唑取代的纯有机给体-受体型TADF材料. 这种材料通过C-H…F氢键固定分子构型，从而有效抑制激发态结构弛豫，同时展现了很好的反隙间串越效率和单线态发射效率。作者详细并研究了这种结构在有机电致发光二极管中的相关应用。

 光谱测试表明，这种高度扭曲的材料，7CzFDCF₃DPh，具备很强的分子内电荷转移（Intramolecular Charge Transfer，ICT），其激发态结构弛豫可以得到有效的抑制。

通过单晶解析，作者发现中心孤立的芳香氟原子以及末端三氟甲基中氟原子可与相邻咔唑基团间存在多重分子内C-H…F氢键相互作用。 正是这种强相互作用加强了分子的刚性。理论计算表明，这种结构刚性可以促进单线态CT态辐射跃迁。同时，这种结构的第一单线态/三线态和第十单线态/三线态能级仅相差0.35 eV。 这种能级结构有利于多重RISC通道的产生。

最终，7CzFDCF₃DPh应用在有机电致发光二极管器件中时可以实现最高20.8%的外量子效率（EQE））。该工作说明了分子刚性对于抑制结构弛豫以及提供多重三线态-单线态转换通道的重要作用，为进一步提高热活性延迟荧光材料的效率提供了新方法和新途径。

该项研究以“Molecular Configuration Fixation with C-H…F Hydrogen Bonding for Thermally Activated Delayed Fluorescence Acceleration”为题近日发表于国际化学顶级期刊 Chem （IF=19.7）。

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