有机发光二极管（OLED）在高清显示市场占据主导地位，但业界仍在寻找适合的蓝光发光材料。由于蓝光具有较高的激发能量，容易受到发射猝灭和分解的影响，因此高效稳定的蓝光材料仍需探索。值得注意的是，铱(III)金属配合物因其优异的光物理性质（如高磷光效率与激子转化率等），已被用于制造商用的绿光和红光 OLED 器件。本研究旨在设计新型铱(III)卡宾配合物，并探索相关金属到配体电荷转移（MLCT）和空间电荷转移（TSCT）的发光特性，并实现高效蓝光发光。最重要的是：TSCT与热激活延迟荧光（TADF）效应是息息相关的、因此、此类具TSCT的铱(III)配合物、极有可能是兼具TADF性质的高效磷光发光材料。
图一、不对称铱（III）配合物f-ct12b,c 和 f-ct13b,c的分子结构 香港城市大学季昀教授、刘佳聪教授，深圳大学杨楚罗教授和台湾大学周必泰教授针对铱(III)卡宾配合物展开合作研究，控制MLCT与TSCT的生成路径，并制备高效蓝色发光物。本论文利用化学合成，并通过核磁共振光谱、单晶X射线衍射等进一步确认配合物的分子结构。此外，紫外吸收光谱表明，f-ct12b,c 和 f-ct13b,c 两种新型铱金属(III)卡宾配合物，分别表现出MLCT和TSCT为主的蓝色发光特性。在光致发光光谱中， f-ct12b,c 和 f-ct13b,c的最高吸收峰在甲苯溶液落在440 – 455 nm 之间。 图二、铱（III）配合物 f-ct12b,c 和 f-ct13b,c 在甲苯中的紫外吸收和发光光谱 这研究团队也采用时间依赖的密度泛函理论（TD-DFT）计算相关基态和激发态性质以探讨发光机制。理论计算表明，f-ct12b,c的S0 → T1的跃迁以MLCT 为主，而 f-ct13b,c 具 TSCT 主导的S0 → T1的跃迁。此外、f-ct13b,c 具有较小的单重-三重态能隙（ΔEST），有利于TADF的发生。此外，温度与半衰期的研究表明，f-ct13b 的长半衰期同时包含磷光和TADF的贡献。 图三、f-ct12b,c 和 f-ct13b,c 在优化的基态结构下S0 → T1的跃迁，主供体、受体和重叠的供体-受体π轨道分别以粉红色、绿色和灰色显示 此外f-ct13b,c 具有优异的热稳定性和升华性能，故能用于制备OLED器件。其中、基于 f-ct13b 的磷光 OLED 器件实现了深蓝发光，并表现出22.2%的外部量子效率（EQE）和9127尼特的最高亮度。在超磷光 OLED 器件，以 f-ct13c 为敏化剂、v-DABNA为最终发光材料，实现了窄带蓝色超磷光发光，最大EQE达到28.2%。 图四、基于 f-ct13b,c 的磷光和超磷光 OLED 器件及性能 综上所述，这工作确认铱卡宾配合物、除原有的MLCT转移机制，亦存在TSCT或TADF的性质，并展示了相关铱(III)配合物在OLED应用中的潜力，并为未来的材料设计提供了新的思路。 论文信息 Iridium(III) Carbene Complexes Featuring Either Metal-to-Ligand Charge Transfer (MLCT) or Through-Space Charge Transfer (TSCT) Blue Luminescence Jie Yan, Yixin Wu, Manli Huang, Lin Cheng, Yi Pan, Chi-Chi Wu, Chia-Hsun Yeh, Jian-Liang Li, Yan-Ding Lin, Yun Chi, Chuluo Yang, Pi-Tai Chou,Kai Chung Lau Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202424694
