近兩年來，我校化學化工與材料學院許輝教授課題組在高能隙電致磷光主體材料及器件方面開展了大量工作，累計在化學學科頂級期刊《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society, IF = 9.907）、《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition, IF = 13.455）和化學學科權威期刊《歐洲化學》（Chemistry-A European Journals, IF = 5.926）、《化學通訊》（Chemical Communication, IF = 6.169），以及材料學科頂級期刊《先進材料》（Advanced Materials, IF = 13.877）和《化學材料》（Chemistry of Materials, IF = 7.286）上發表高水平學術論文10篇。其中，《德國應用化學》和《美國化學會志》是化學學科的頂級綜合性期刊，其對所錄用工作的原創性、重要性、新穎性、通用性等有極高的要求。此次也是我校首次在化學學科頂級期刊上發表學術論文。
據了解，有機光電功能材料具有優異的光學和半導體特性，是未來能源信息領域發展的重要支撐性研究方向之一。自上世紀80年代以來，經過三十多年的迅猛發展，有機光電功能材料已經基本涵蓋了平板顯示、節能照明、光伏打、薄膜晶體管和非線性光學等諸多高新科技領域，材料及其器件性能得到了顯著提升。然而，由于有機材料的光學和電學性能與有機分子的前線軌道直接相關，在更進一步提高材料性能時往往無法兼顧電學和光學性能，也就是無法同時獲得光學和電學性能兼優的高性能材料。因此，光學和電學性質之間的矛盾成為制約有機光電功能材料進一步發展的主要矛盾之一。
許輝教授課題組主要是針對“電致磷光藍光主體材料高的三線態激發態能級和良好載流子傳輸能力難以兼顧”這一瓶頸課題，以芳香膦氧化合物為主要研究對象，提出了短軸修飾型、間接連結型和多重共軛打斷型等多種用于構筑高能隙主體材料的鏈接策略，實現了具有高三重態能級的復雜共軛體系。同時，在此基礎上通過調控分子構型及合理設計基團間連接方式成功實現了對主體材料光電性能的可控調節。繼在《先進材
料》上報道了基于二苯并呋喃膦氧主體材料的啟亮電壓為2.6 V的超低壓驅動電致藍光/白光器件后，近期，他們又利用二苯并呋喃較高的三線態激發態能級（~3.2 eV）作為基礎，分別將空穴傳輸型咔唑基團和電子傳輸型二苯基膦氧基團引入到體系中，通過間位連接和短軸連接混合修飾的方法進行功能基團拼接，從而有效抑制了功能基團間的相互作用及其導致的分子內電荷轉移效應。在通過增加分子共軛面積降低分子單線態激發態能級的同時，分子的三線態能級（~2.9 eV）不隨分子結構的變化而變化，最終實現了對激發態能級的可控調節。將其作為電致磷光藍光二極管的主體材料，在較高發光效率（外量子效率約為12%）的基礎上，實現了極低的驅動電壓：器件在2.4 V下啟亮，僅比理論極限高0.3 V，甚至低于光子能對應的啟亮電壓（2.6 V），達到顯示亮度（100 cd m-2）僅需2.8 V，達到照明亮度（1000 cd m-2）僅需3.5 V。完全可以應用于便攜式顯示終端（如手機、ipad等）和高效便攜式照明設備上。此項研究工作使得電致磷光藍光器件驅動電壓首次突破2.5 V。最近，他們又以二苯并噻吩為生色團，通過短軸修飾策略構建了兩種具有高三重態能級（~3.0 eV）的主體材料，利用噻吩基團中硫原子和鄰近磷原子間的反饋鍵作用，成功實現了對材料電學性能的選擇性調控，即芳香膦氧基團的引入僅提高材料的電子注入和傳輸能力，而不影響材料的空穴注入能力和光學性能。以此類材料為電致磷光藍光/白光器件的主體材料實現了目前文獻報道最低的驅動電壓（啟亮電壓2.4 V，100 cd m-2下2.8 V，1000 cd m-2下3.2 V）和極高的發光效率（外量子效率達14%，功率效率超過35 lm W-1），是目前已知最好的超低壓驅動有機電致發光藍光/白光器件。相關工作于近期發表在《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）和《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。第一作者為我校碩士研究生韓春苗同學，第一完成單位為黑龍江大學功能無機材料化學教育部重點實驗室。
附：許輝：專注源于熱愛 成功藏于點滴
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