中科院理化技术研究所陈勇研究员联合深圳大学李凯助理教授和北京师范大学崔刚龙教授报道了一类以咔唑和吡嗪氮杂环卡宾分别作为给体和受体的金(I)配合物发光材料。该类分子的HOMO和LUMO的共平面取向以及适当的空间分离有利于形成兼具高振子强度和较小激发态单重态-三重态能隙（ΔE_ST）的电荷转移激发态，在固态下实现了高效率的热活化延迟荧光发射，为开发新型金(I) OLED发光材料提供了新的设计思路。

热活化延迟荧光（TADF）材料具有极小的激发态单重态-三重态能隙，能够同时利用三重态激子和单重态激子，从而实现100%光致发光量子效率。目前，有机小分子TADF材料的设计思路是选择合适的给体和受体分子，通过共价键扭曲构型或者空间相互作用形成电荷转移激发态，从而促进激子通过反向系间窜跃（RISC）从三重态激发态上转换至单重态实现延迟荧光发射。然而，有机小分子的反向系间窜跃过程通常较慢，最终导致延迟荧光的寿命较长和OLED器件滚降严重，严重损害OLED器件的稳定性。

金属配合物TADF材料由于金属原子促进的自旋轨道耦合（SOC）作用，可以实现兼具高效率和高稳定性的OLED器件应用。近年来，基于“卡宾-d10过渡金属（金、银、铜）-胺类化合物”（CMA）的线型、二配位的金属配合物TADF材料展现了优异的延迟荧光特性。从分子设计角度考虑，卡宾受体和咔唑给体通过金属的阻隔可以实现HOMO和LUMO的有效分离（∼4 Å），从而降低ΔE_ST。另一方面，由于金属原子的桥连作用，共平面的给体和受体可以实现该距离下的电荷转移跃迁。遗憾的是，目前这类材料主要受限于环状（烷基）（氨基）类卡宾（CAAC）和单酰胺基六元环卡宾（MAC）两类卡宾受体，而且已报道的材料在OLED器件稳定性方面仍然存在一些问题。

基于上述考虑，作者报道了一类基于吡嗪卡宾的CMA型的金(I)配合物TADF材料。作者选择修饰常见的氮杂环卡宾作为受体，大大简化了分子合成难度。研究表明，该类材料在固态条件下表现出优异的光致发光量子效率（89%）和亚微秒级的延迟荧光寿命（350 ns）。延迟荧光寿命明显短于已报道的基于CAAC和MAC卡宾结构配合物，有利于提高器件稳定性。理论计算结果表明卡宾和咔唑的构型对金(I)配合物的反向系间窜跃具有明显的影响。

论文信息：

Highly Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence from Pyrazine-Fused Carbene Au(I) Emitters

Dr. Jian-Gong Yang, Xiu-Fang Song, Dr. Jian Wang, Dr. Kai Li, Dr. Xiaoyong Chang, Li-Ying Tan, Chu-Xuan Liu, Fei-Hu Yu, Prof. Dr. Ganglong Cui, Dr. Gang Cheng, Dr. Wai-Pong To, Prof. Dr. Chuluo Yang, Prof. Dr. Chi-Ming Che, Prof. Dr. Yong Chen

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202102969