圆偏振-热激活延迟荧光(CP-TADF)材料由于其圆偏振发光、100%光利用率特性，被认为是极具发展潜力的新型发光材料，在光学存储、光学防伪、3D显示等方面具有重要应用。目前，大多数CP-TADF分子采用“手性微扰”策略，即通过价键共联碳手性、轴手性或面手性等手性源，实现CPL发光。但是，这些“手性微扰”的CP-TADF分子有其不足：一是给体-受体单元空间分离了前线轨道电子排布，导致发光光谱较宽；二是手性源没有参与到分子前线轨道电子排布，导致材料不对称因子(g值)普遍很小。
    为获得高效率圆偏振发光和窄带发射的发光材料，近日常州大学教师吴秀刚博士和朱卫国教授等人采取以下策略，完美构筑了不对称外围锁增强手性硼氮螺烯类概念型圆偏振-多重共振-热激活延迟荧光 (CPMR-TADF) 材料。一是利用硼氮间的共振效应保证材料较窄的FWHM发射；二是利用外围挂接硫重原子“刚性锁”增大螺旋曲率、硫重原子效应增强反系间穿越 (RISC)；三是利用吖啶单元挂接不同的侧基提高分子溶解性；四是利用不对称给体单元进一步增大分子外消旋能垒 (如图1)。这类分子具有多重共振-热激活延迟荧光 (MR-TADF) 鲜明窄带发射特色和独特的短程电荷转移分布特征，能保证整体分子都参与到分子的前线轨道电子排布、在最低电子过渡态处具有较大的Cotton效应，有望得到较高的g值，达成“一石三鸟”的效果，实现高效率、圆偏振发光和窄带发射。

理论计算和实验结果进一步验证了设计思想。一是引入重原子硫有效减小了单-三线态能级差 (ΔE_ST)、提高了RISC，从而含硫分子 (BN3、BN和BN5) 在同系列中表现出明显的TADF性能，这点不同于不含硫同系物；二是引入相对原子半径较大的硫原子及不对称给体单元有效增大了分子的外消旋化能垒,最终成功拆分了(P,P″,P″)-/(M,M″,M″)-BN4、(P,P″,P″)-/(M,M″,M″)-BN5。三是吖啶单元侧基显著提高了分子溶解性 (BN4、BN5比BN3溶解性)，为手性拆分奠定了基础。

研究结果显示：(1) 绝对构型BN4和BN5的甲苯溶液，在最低电子过渡态处(400-500 nm)具有较大的Cotton效应，其对映体呈现了对称的镜像对映响应CPL光谱 (如图2)，这点显著不同于“手性微扰”策略设计的CP-TADF分子。

(2) 绝对构型BN4、BN5分子以较低浓度掺杂在mCPCN膜中，也产生了类似于溶液中的效果，只是由于占绝对优势的mCPCN的吸收< 400 nm，使得归一化后在最低电子过渡态处 (400-500 nm) 的吸收显得较小，然而，在CD光谱中依然表现出明显的Cotton效应 (如图3)。

        (3) 绝对构型BN4和BN5对映体制备的溶液加工型有机电致发光器件 (OLEDs)，其FWHM 分别为49/50 nm和48/47 nm，最大外量子效率分别为20.6%/19.0%和22.0%/26.5%，电致不对称因子g_EL分别为+3.7 × 10^-3/-3.1 × 10^-3和+1.9 × 10^-3/-1.6 × 10^-3 (如图4)。

  该研究为开发具有高效率、高色纯度和高发光不对称因子的CPMR-TADF材料提供了一个简单可行的设计思路，研究对于促进 CP-TADF材料在光电子中的实际应用具有重要的指导意义。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金及常州大学科研启动项目的支持。部分光物理测试得到南京大学郑佑轩教授及台湾大学周必泰教授的帮助与支持。这是吴秀刚博士一个月内继发表在国际光电领域排名第一的Nature Photonics (2021, 15, 780-786，影响因子为38.771) 期刊后的又一力作。近两年来，吴秀刚博士&朱卫国教授在发光领域不断有所突破(Nat. Photonics, 2021,15, 780-786; J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 7469-7479; Nat. Commun., 2020,11, 2145; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 2058-2063.)。

（摘文自X-MOL资讯https://mp.weixin.qq.com/s/kQ5Y7iXl36meRprKk0nFPg）