다중 기증자

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7644(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

상당히 다양한 D-A(공여체-수용체) 조합은 고효율 TADF(열 활성화 지연 형광) 재료를 실현할 수 있는 잠재력을 제공합니다. 다중 D-A 유형 화합물은 안정성과 효율성 측면에서 유망한 TADF 재료 제품군 중 하나입니다. 그러나 이러한 방출체는 선형으로 연결된 단일 D-A 분자에 사용되는 부분의 선택 폭이 넓음에도 불구하고 항상 카바졸 기반 공여체로 구성됩니다. 여기에서 우리는 헤테로 공여체 디자인으로 9,10-디하이드로-9,9-디메틸아크리딘(DMAC)과 카바졸의 두 가지 별도의 공여체 단위를 사용하여 다중 D-A 유형 TADF 화합물을 개발했습니다. 새로운 이미터는 극성 매질 혼합 및 고농도를 포함한 다양한 조건에서 높은 광발광 양자 수율(PLQY)을 나타냅니다. 유기발광다이오드(OLED)는 상당히 높은 외부양자효율(EQE)을 나타냈다. 또한, 다중 D-A 유형 분자가 단일 D-A 유형 분자보다 더 나은 광안정성을 보인 반면, OLED의 작동 안정성은 다른 요인이 지배적이라는 것을 밝혔습니다.

TADF(열활성화지연형광)는 유기발광다이오드(OLED)의 3세대 이미터로 등장했습니다. 이는 RISC(역계간 교차)를 통해 단일항 및 삼중항 여기자를 모두 쉽게 수집하여 100% 내부 양자 효율(IQE)을 달성합니다. )1. 이 현상은 최저 여기 단일항과 삼중항 상태(S1 및 T1) 사이의 작은 단일 삼중항 에너지 갭(ΔEST)으로 인해 실온에서 발생하며, 이는 최고 점유 분자 궤도(HOMO)와 최저 여기 단일항 상태를 공간적으로 분리하여 실현할 수 있습니다. 비어 있는 분자 궤도(LUMO). 따라서 TADF 방출체의 독특한 분자 설계는 다양한 유형의 공여체(D) 및 수용체(A) 단위2,3,4,5를 기반으로 합니다. TADF 연구 분야에 대한 최근 관심은 속도 상수 제어와 관련이 있습니다. 예를 들어 RISC 속도(kRISC)6,7,8,9,10,11,12,13,14를 최대화하는 것입니다. 빠른 kRISC는 수명이 긴 삼중항 엑시톤을 줄일 수 있으며, 이는 엑시톤 손실 및 효율 롤오프 감소에 기여합니다. 형광 방출체는 일반적으로 고에너지 삼중항 엑시톤을 갖는 인광 및 TADF 방출체보다 더 나은 안정성을 나타내기 때문에 빠른 kRISC의 또 다른 기대 이점은 장치 내구성의 향상입니다. 이는 TADF 응용에서 오랫동안 심각한 문제였던 장치 내구성입니다17,18 ,19,20. 그러나 장치 내구성, kRISC 및 분자 구조 간의 관계는 포괄적으로 이해되지 않았습니다. 예를 들어, 4CzIPN으로 대표되는 카르바졸 공여체 및 벤조니트릴 수용체를 갖는 일련의 화합물은 적당히 빠른 kRISC(~106 s−1)1,21에도 불구하고 만족스러운 높은 안정성을 달성했습니다. 화학 구조의 관점에서 볼 때 다중 공여체 단위는 D-A 상호 작용 및 전하 이동(CT) 강도의 변화뿐만 아니라 높은 안정성과 관련될 수 있는 분자 내 π-π 상호 작용 및 비편재화 효과도 허용합니다. 또한 두 번째 기증자 단위를 도입하는 헤테로 기증자 전략은 광물리적 특성 외에도 안정성을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 그러나 다중 및 헤테로 공여체 디자인은 항상 모 카바졸 및 3,6-이치환 카바졸25,26,27,28,29과 같은 카바졸 기반 공여체를 기반으로 합니다. 따라서 다양한 유형의 기증자를 통합하고 선형으로 연결된 단일 D-A 분자와 비교하여 다중 및 이종 기증자 전략을 검증하는 것이 바람직합니다.

이 논문에서 우리는 2개의 카르바졸(Cz), 2개의 9,10-디하이드로-9,9-디메틸아크리딘(DMAC), 중앙 페닐 고리에 연결된 두 개의 벤조니트릴(BN) 단위. DMAC 기반 이미터는 Cz에 비해 DMAC의 더 강한 도너 특성과 더 꼬인 구조로 인해 강한 CT를 형성합니다. 약한 수용체 부분과 결합함으로써 2Cz2DMAC2BN의 방출 색상은 하늘색에서 녹색으로 나타나며 다양한 기준 방출기 선택이 가능해집니다. 또한, 높은 광발광 양자 수율(PLQY)과 작은 ΔEST는 2Cz2DMAC2BN에 대한 효율적인 TADF 특성을 입증합니다. 따라서 유사한 광물리적 특성을 지닌 다양한 유형의 우수한 TADF 재료의 안정성을 비교했습니다. 이러한 화합물의 광물리적 매개변수와 안정성을 분석하면 다중 및 이종 공여체 설계의 구조-특성 관계에 대한 더 나은 이해를 제공할 수 있습니다.